一种磁性二氧化锰除铊剂、其制备方法及用途技术

本发明专利技术提供一种磁性二氧化锰除铊剂、其制备方法及用途，所述磁性二氧化锰除铊剂的制备方法包括以下步骤：向溶解有铁源的溶液中加入载体，搅拌的同时添加氨水，在载体上生长Fe3O4纳米粒子，固液分离得到磁性负载纳米材料；将磁性负载纳米材料加入到酸性溶液中，搅拌反应，加入高锰酸钾和硫酸锰，搅拌或超声反应得到磁性二氧化锰除铊剂合成原料；将磁性二氧化锰除铊剂合成原料升温至120

【技术实现步骤摘要】
一种磁性二氧化锰除铊剂、其制备方法及用途


[0001]本专利技术涉及除铊技术，尤其涉及一种磁性二氧化锰除铊剂、其制备方法及用途。

技术介绍

[0002]铊作为一种微量元素，依靠矿石存在于地球化学系统中，铊对人体具有非常大的危害，铊进入人体会迅速进入体内循环，损害人体的身体系统以及各个器官，并且这种损伤是不可逆的，严重的甚至造成死亡。我国对铊的管控十分严格，饮用水铊溶度不允许超过0.1μg/L，鉴于铊的危害和限制标准，因此，急需开发一种高效，且便于回收处理的高效除铊剂。
[0003]目前纳米材料被认为是铊的应急处理的理想材料，但纳米材料由于尺寸较小，常在合成过程中聚集在一起，造成吸附活性位点掩埋和机械稳定性差等缺点。
[0004]综上所述，急需研究一种高效的纳米除铊剂，保障环境安全以及人类的身体健康，为铊的应急处理提供一种新型合适的应急材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对传统除铊剂具有吸附活性位点掩埋和机械稳定性差问题，提出一种磁性二氧化锰除铊剂的制备方法，该方法将磁性纳米材料和载体(如海泡石)相结合，利用载体的空间结构可以有效分散纳米粒子，使其充分发挥效能，对铊的处理深度高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种磁性二氧化锰除铊剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1)磁性载体纳米材料的制备，向溶解有铁源的溶液中加入载体(如海泡石)，搅拌的同时添加氨水，在载体上生长Fe3O4纳米粒子，固液分离得到磁性负载纳米材料；
[0008]步骤2)将磁性负载纳米材料加入到酸性溶液中，搅拌下，加入高锰酸钾和硫酸锰，搅拌或超声得到磁性二氧化锰除铊剂合成原料；
[0009]步骤3)磁性二氧化锰除铊剂的制备，将磁性二氧化锰除铊剂合成原料升温至120
‑
160℃反应12
‑
24小时(优选的升温至120℃反应20小时)，利用磁铁回收或离心机回收溶液中的固体，纯水洗涤后将固体烘干、研磨得到磁性二氧化锰除铊剂。
[0010]进一步地，步骤1)所述载体包括但不限于海泡石、活性炭或高岭土。步骤1)所述载体为高表面积，丰富孔隙率的纳米材料，用于磁性二氧化锰除铊剂制备的活性载体，必须保证其有足够大的空间结构，并且有利于活性材料在表面附着，其所提供的吸附位点需为活性材料的4倍及以上。
[0011]进一步地，步骤1)所述载体优选海泡石，海泡石具有三维网状结构，其中含有许多直径和长度不同的通道，这些通道相互交叉、连接，形成了一个复杂而稳定的空间结构。并且其通道结构可以帮助纳米粒子均匀地分散在载体上，此外，由于海泡石的高度稳定的骨架结构以及离子交换位点，使得其能够有效地控制负载纳米粒子的大小、形态和分布，并且
降低了纳米粒子因表面自由能导致的不稳定性。海泡石是一种具备高比表面，孔隙率的无机纳米材料，其空间结构有利于纳米粒子的附着，能为Fe3O4纳米粒子提供负载位点，同时后续生成的二氧化锰也可以附着在其表面或孔道内部。
[0012]进一步地，步骤1)所述铁源包括Fe
3+
铁源和Fe
2+
铁源，所述Fe
3+
与Fe
2+
的摩尔比为1～3:1，优选为3：2或者2：1。
[0013]进一步地，步骤1)所述铁源为硝酸盐、硫酸盐和卤化物中的一种或多种，优选的所述Fe
3+
铁源为FeCl3·
6H2O和/或FeCl3，所述Fe
2+
铁源为FeCl2·
4H2O和/或FeSO4。
[0014]进一步地，步骤1)所述铁源与氨水的用量比为0.5
‑
1.5：1(g/ml)，所述氨水的浓度为10
‑
25％。
[0015]进一步地，步骤1)所述磁性负载纳米材料的粒径为300
‑
500nm，优选为350
‑
450nm。
[0016]进一步地，步骤1)用水溶解铁源，加热至70
‑
90℃搅拌得到Fe离子混合液，将载体溶于水后再添加至Fe离子混合液中，得到含载体的悬浮液，搅拌的同时加入氨水，所述氨水在3
‑
5分钟内添加完成，悬浮液完全变黑，继续恒温搅拌2
‑
4h(优选2.5
‑
3.5h)，离心机固液分离后，纯水洗涤、研磨得到磁性负载纳米材料。本专利技术将载体先溶于水，后加入Fe离子混合液中，有利于载体充分分散在Fe离子混合液中。
[0017]进一步地，步骤2)将磁性负载纳米材料加入到酸性溶液中，搅拌反应15～25min，加入高锰酸钾和硫酸锰，搅拌或超声反应20～35min，得到磁性二氧化锰除铊剂合成原料。
[0018]进一步地，步骤2)中，所述磁性负载纳米材料与高锰酸钾的质量比为0.5～3:1，优选质量比为1～2:1；所述高锰酸钾与硫酸锰的质量比为1～8:1，优选质量比为3～6:1；所述磁性负载纳米材料、高锰酸钾、硫酸锰的总质量与酸性溶液的质量体积比为1:20～60(g/ml)。
[0019]进一步地，步骤2)中所述酸性溶液为盐酸溶液，所述盐酸浓度为0.01～0.1M。
[0020]进一步地，步骤3)所述磁性二氧化锰除铊剂的粒径为100
‑
1000nm。
[0021]进一步地，步骤3)所述烘干温度为65
‑
90℃，烘干时间为18
‑
24h。
[0022]进一步地，步骤3)将磁性二氧化锰除铊剂装入带内衬的反应釜中，将反应釜转移至烘箱。
[0023]本专利技术的另一个目的还公开了一种磁性二氧化锰除铊剂，采用上述方法制备而成。
[0024]进一步地，所述磁性二氧化锰除铊剂粒径为100
‑
1000nm。
[0025]进一步地，所述磁性二氧化锰除铊剂对铊的吸附容量为400
‑
600mg/g。
[0026]本专利技术的另一个目的还公开了一种磁性二氧化锰除铊剂在废水除铊领域的用途。
[0027]本专利技术的另一个目的还公开了一种磁性二氧化锰除铊剂的除铊方法，包括以下步骤：将磁性二氧化锰除铊剂直接添加进污染水体，搅拌20min
‑
4h完成除铊。
[0028]进一步地，所述磁性二氧化锰除铊在污染水体中的投入量为0.1
‑
0.5g/L，用量可根据实际污染水体铊含量适当增减。
[0029]进一步地，所述搅拌转速为200
‑
300r/min。
[0030]本专利技术磁性二氧化锰除铊剂的制备方法的反应原理如下：
[0031]其中，步骤1)
[0032]4OH
‑
+2Fe
2+
+Fe
3+
→
Fe3O4+2H2O
[0033]其中，步骤3)
[0034]2MnO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性二氧化锰除铊剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)向溶解有铁源的溶液中加入载体，搅拌的同时添加氨水，在载体上生长Fe3O4纳米粒子，固液分离得到磁性负载纳米材料；步骤2)将磁性负载纳米材料加入到酸性溶液中，搅拌下，加入高锰酸钾和硫酸锰，搅拌或超声得到磁性二氧化锰除铊剂合成原料；步骤3)将磁性二氧化锰除铊剂合成原料升温至120
‑
160℃反应12
‑
24小时，利用磁铁回收或离心机回收溶液中的固体，纯水洗涤后将固体烘干、研磨得到磁性二氧化锰除铊剂。2.根据权利要求1所述磁性二氧化锰除铊剂的制备方法，其特征在于，步骤1)所述载体为海泡石、活性炭或高岭土。3.根据权利要求1所述磁性二氧化锰除铊剂的制备方法，其特征在于，步骤1)所述铁源包括Fe
3+
铁源和Fe
2+
铁源，所述Fe
3+
与Fe
2+
的摩尔比为1～3:1。4.根据权利要求1所述磁性二氧化锰除铊剂的制备方法，其特征在于，步骤1)所述铁源与氨水的用量比为0.5
‑
1.5：1(g/ml)，所述氨水的浓度为10
‑
25％。5.根据权利要求1所述磁性二氧化锰除铊剂的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱日龙，童春义，祝伟康，邓露，黄河仙，黄中原，邹军，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：