用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料及制法制造技術

本發明專利技術屬于吸附材料的技術領域，公開了用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料及制法。所述方法為：(1)將可溶性的鐵鹽、碳酸鹽、高錳酸鉀和錳鹽，加入去離子水中，溶解，分別得到鐵鹽溶液、碳酸鹽溶液、高錳酸鉀溶液和錳鹽溶液；(2)將碳酸鹽溶液緩慢滴入鐵鹽溶液中，陳化，得到陳化產物；(3)將陳化產物和粘土礦物混合，陳化，滴入高錳酸鉀溶液，超聲處理，得到混合物；(4)將錳鹽溶液緩慢滴入混合物中，陳化，離心，洗滌，干燥，得到鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料。所述材料具有較好的氧化性、吸附和穩定性；用于處理工業廢水中鉈，效果好、去除率高效。本發明專利技術的方法簡單，反應條件溫和，低耗能。

Iron manganese complex pillared clay mineral material for treating thallium in waste water and process for producing the same

The invention belongs to the technical field of adsorption materials and discloses a Fe Mn composite pillared clay mineral material used for treating thallium in waste water and a method for making the same. The method is as follows: (1) the soluble iron salt, carbonate, Potassium Permanganate and manganese salt, deionized water, dissolved ferric salt solution, respectively, the Potassium Permanganate solution carbonate solution and manganese salt solution; (2) the carbonate solution drops slowly into ferric salt solution, aging, aging products obtained; (3) ageing product and clay mineral mixture, aging, drop into the Potassium Permanganate solution, ultrasonic treatment, to obtain a mixture; (4) the manganese salt solution is slowly drops into the mixture, aging, washing, drying, centrifugal, iron manganese composite pillared clay mineral materials. The material has good oxidation, adsorption and stability, and is used for treating thallium in industrial waste water with good effect and high removal efficiency. The method of the invention is simple, the reaction condition is mild and the energy consumption is low.

【技術實現步驟摘要】
用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料及制法
本專利技術屬于吸附材料的
，涉及一種粘土吸附材料，具體涉及一種用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料及其制法和應用。
技術介紹
我國鉈資源豐富，其儲量居世界第一。鉈作為高新
中的一種功能性材料，在醫藥、航空、電子等領域得到了廣泛的應用，其需求量日益增加。但同時伴隨著更多含鉈的工業廢物產生，進一步加劇了鉈的環境污染。鉈對哺乳動物的毒害作用遠遠超過Hg、As、Cd、Pb、Sb等常規重金屬。水體鉈污染嚴重威脅著人類的健康及生態環境。近年來,鉈污染事件時有發生。各國政府和組織對鉈在各類水體中的允許含量制定了極為嚴格的安全控制標準,但當今還缺乏較為行之有效的鉈污染深度治理技術。因此,開發一種有效深度處理鉈的材料刻不容緩。水體中的鉈通常以一價為主，相比于Tl(III)，Tl(I)易形成穩定化合物長期存在于水體中，并容易隨著水體遷移進入其他環境介質或生物體內，故其環境危害性更大，Tl(I)是主要去除對象。金屬氧化物尤其是錳氧化物對鉈的吸附容量及選擇性均較好,如納米Al2O3(ZhangL,HuangT,ZhangM,etal.Studiesonthecapabilityandbehaviorofadsorptionofthalliumonnano-Al2O3[J].Journalofhazardousmaterials,2008,157(2):352-357)和Ti02(ZhangL,HuangT,GuoXJ,etal.Separationanddeterminationoftraceamountsofthalliumbynano-TiO2combinedwithmicrowaveirradiation[J].Chem.Res.ChineseUniversities,2010,26(6):1020.)，但Al2O3和Ti02對T1的吸附量均較低,分別為6.28mg/g和4.87mg/g。Nano-MnO2(HuangfuX,JiangJ,LuX,etal.AdsorptionandOxidationofThallium(I)byaNanosizedManganeseDioxide[J].Water,Air,&SoilPollution,2015,226(1):1-9.)對鉈吸附15分鐘內達到平衡，最大吸附容量與58.48mg/mmol。但金屬氧化物通常主要以超細粉體形式存在,直接應用于常規的柱吸附系統時存在壓降大或難以分離等工程技術瓶頸。粘土礦物是一種層狀結構的天然硅酸鹽礦物，具有吸附性好、離子交換容量大、資源豐富、價格低廉、無毒無害、再生性好等優點，經過適當方法改性后可作為吸附法處理重金屬廢水的吸附劑。如何開發一種既可以將Tl(I)氧化成Tl(III)又可以吸附去除Tl(III)的吸附劑，已成為人們研究的重點之一。
技術實現思路
為克服現有技術中的缺點和不足，本專利技術的首要目的在于提供一種鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的制備方法。所制備的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料能用于處理工業廢水中鉈，效果好、去除率高效。本專利技術的另一個目的在于提供由上述制備方法制備得到的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料。所述鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料具有較好的氧化性、吸附和穩定性。本專利技術的另一目的在于提供上述鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的應用。所述鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料用于處理工業廢水中鉈。本專利技術的目的通過以下技術方案實現：一種用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將可溶性鐵鹽、可溶性碳酸鹽、高錳酸鉀和可溶性錳鹽，加入去離子水中，溶解，分別得到鐵鹽溶液、碳酸鹽溶液、高錳酸鉀溶液和錳鹽溶液；(2)將碳酸鹽溶液緩慢滴入鐵鹽溶液中，滴加完后，陳化，得到陳化產物；(3)將步驟(2)的陳化產物和粘土礦物混合，陳化，滴入高錳酸鉀溶液，超聲處理，得到混合物；(4)將錳鹽溶液緩慢滴入步驟(3)的混合物中，陳化，離心，洗滌，干燥，得到鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料。步驟(1)中所述鐵鹽溶液的濃度為0.032mol/L～0.21mol/L，所述碳酸鹽溶液的濃度為0.015mol/L～0.063mol/L，所述高錳酸鉀溶液的濃度為0.01mol/L～0.05mol/L，所述錳鹽溶液的濃度為0.018mol/L～0.056mol/L。步驟(1)中所述可溶性錳鹽為氯化錳或硫酸錳，優選為硫酸錳；所述可溶性碳酸鹽為碳酸鈉或碳酸鉀，優選為碳酸鈉；所述可溶性鐵鹽為氯化鐵或硝酸鐵，優選為氯化鐵。步驟(1)中所述可溶性鐵鹽：可溶性碳酸鹽：高錳酸鉀：可溶性錳鹽的摩爾比為(1～18):(1～9):(1～15):(1～22)，優選為(2～18):(2～8):(1～7):(1～11)。步驟(2)中所述陳化的條件為于20～100℃下陳化12～36h；步驟(2)碳酸鈉滴加速度為0.1～2mL/min。步驟(3)所述高錳酸鉀滴加速度為0.1～2mL/min。步驟(3)所述陳化條件為20～100℃下陳化12～36h。步驟(3)中所述超聲處理時間為20～40min。步驟(3)中所述粘土礦物為鈉化的蒙脫石、蛭石或高嶺土中的一種以上步驟(3)中所述粘土礦物與混合物中鐵離子的質量摩爾比為(1～5)g：(5～125)mmol。步驟(3)中所述粘土礦物以懸浮液的形式加入，所述懸浮液中粘土礦物與去離子水的質量體積比為(2～15)g：100mL。步驟(4)中所述陳化條件為于20～100℃下陳化12～36h。步驟(4)中所述錳鹽溶液滴加速度為0.1～2mL/min；所述干燥的條件為于50～80℃干燥12～36h。所述用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料由上述制備方法制備得到。所述鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料用于處理含重金屬鉈污染水體。本專利技術的材料是基于鐵氧化物對Tl(III)的高吸附性能與二氧化錳的氧化Tl(I)的性能并以粘土礦物為載體的吸附劑，通過該吸附去除廢水中的鉈。本專利技術中粘土礦物不僅作為除鉈的有效吸附組分，而且其載體作用，解決鐵錳復合物團聚問題。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點與技術效果：(1)本專利技術的制備過程簡單，反應條件溫和，低耗能、產率高、應用前景廣闊；(2)本專利技術所用粘土礦物為自然界的天然成分，價格低廉，來源廣泛，無環境污染等特點；所選用試劑價格低廉且無毒。(3)本專利技術的材料將Tl(I)氧化成Tl(III)又可以吸附去除Tl(III)，可同時高效去除工業廢水中的Tl(I)和Tl(III)；(4)本專利技術所制備的材料對Tl(I)和Tl(III)的去除具有氧化性強、吸附效率高、吸附速度快的特點。附圖說明圖1為實施例1制備的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的XRD圖；圖2為實施例1制備的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的FTIR圖；圖3為實施例2中鐵錳摩爾比對鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料除Tl(I)影響圖；圖4為實施例3中投加量對鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料除Tl(I)影響圖；圖5為實施例4中鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料對Tl(I)的等溫吸附曲線圖；圖6為實施例5中鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料對Tl(I)吸附動力學曲線圖；圖7為實施例6中pH對鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料除Tl(I)影響圖。具體實施方式下面結合實施本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)將可溶性鐵鹽、可溶性碳酸鹽、高錳酸鉀和可溶性錳鹽，加入去離子水中，溶解，分別得到鐵鹽溶液、碳酸鹽溶液、高錳酸鉀溶液和錳鹽溶液；(2)將碳酸鹽溶液緩慢滴入鐵鹽溶液中，滴加完后，陳化，得到陳化產物；(3)將步驟(2)的陳化產物和粘土礦物混合，陳化，滴入高錳酸鉀溶液，超聲處理，得到混合物；(4)將錳鹽溶液緩慢滴入步驟(3)的混合物中，陳化，離心，洗滌，干燥，得到鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料。

【技術特征摘要】
1.一種用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：(1)將可溶性鐵鹽、可溶性碳酸鹽、高錳酸鉀和可溶性錳鹽，加入去離子水中，溶解，分別得到鐵鹽溶液、碳酸鹽溶液、高錳酸鉀溶液和錳鹽溶液；(2)將碳酸鹽溶液緩慢滴入鐵鹽溶液中，滴加完后，陳化，得到陳化產物；(3)將步驟(2)的陳化產物和粘土礦物混合，陳化，滴入高錳酸鉀溶液，超聲處理，得到混合物；(4)將錳鹽溶液緩慢滴入步驟(3)的混合物中，陳化，離心，洗滌，干燥，得到鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料。2.根據權利要求1所述用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述可溶性錳鹽為氯化錳或硫酸錳；所述可溶性碳酸鹽為碳酸鈉或碳酸鉀；所述可溶性鐵鹽為氯化鐵或硝酸鐵；步驟(1)中所述可溶性鐵鹽：可溶性碳酸鹽：高錳酸鉀：可溶性錳鹽的摩爾比為(1～18):(1～9):(1～15):(1～22)。3.根據權利要求2所述用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的制備方法，其特征在于：所述可溶性錳鹽為硫酸錳；所述可溶性碳酸鹽為碳酸鈉；所述可溶性鐵鹽為氯化鐵；所述可溶性鐵鹽：可溶性碳酸鹽：高錳酸鉀：可溶性錳鹽的摩爾比為(2～18):(2～8):(1～7):(1～11)。4.根據權利要求1所述用于處理廢水中鉈的鐵錳復合物柱撐粘土礦物材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中所述鐵鹽溶液的濃度為0.032mol/L～0.21mol/L，所述碳酸鹽溶液的濃度為0.015mol/L～0.063mol/L，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳平霄，陳梅青，朱能武，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44