[发明专利]一种沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种除砷材料及其制备方法。

背景技术

目前，水污染问题日趋严重，水体中的砷污染问题已成为世界性的环境问题，直接危害人体健康，影响社会的持续发展，是当今环境科学领域的研究热点之一，同时也引起了众多国家与国际组织的高度重视。我国最新颁布的生活饮用水标准中的砷限定值为10 μg/L，如果按照饮用水砷含量卫生标准，我国饮用水超过该标准的人口预计达数千万（孙殿军和孙贵范，2005；付松波和陈志，2006）。

砷以三价和五价状态存在于自然界中，其中三价砷的毒性是五价砷的毒性的60倍以上。水体中除砷方法中以吸附法最为常见、有效，该方法简便易行，成本低廉。除砷材料有膨润土、硅藻土、椰壳、氧化铝、氧化铁等金属氧化矿物、水合氧化物等。这些吸附材料中，大多对五价砷有较好的去除效果，但对三价砷的去除能力较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高效、廉价的沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料及其制备方法。其比表面积大，负载的纳米铁锰二元氧化物为纳米级，对三价砷和五价砷都有良好的去除率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：

一种沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料，其特征在于：它以沸石分子筛为载体，沸石分子筛的孔道内或外表面负载纳米铁锰二元氧化物而得，BET比表面积为120-200 m²/g，其中：所述的纳米铁锰二元氧化物的粒径为10-20 nm，所述纳米铁锰二元氧化物中铁和锰的原子比为3:1。

按上述方案，所述的沸石为天然沸石或人造沸石，所述沸石的粒径≥50目。

按上述方案，所述铁锰二元氧化物的负载量为20 wt%-50 wt%；所述的铁锰二元氧化物是由可溶性高锰酸盐和可溶性亚铁盐在pH值为 8-10的碱性条件下反应、老化、高温处理而得。

一种沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料的制备方法，其特征在于：将沸石分子筛预处理后作为负载基体材料投入到可溶性高锰酸盐溶液中搅拌混合，调节体系pH值为8-10，再在剧烈搅拌的同时将可溶性亚铁盐溶液雾化为液滴喷入，同时不断调整体系的pH值使其保持稳定，然后待可溶性亚铁盐溶液喷入完毕后再剧烈搅拌一段时间，接着静置老化，分离除去上清液，水洗至中性，干燥，高温处理即得。

按上述方案，所述沸石的预处理为酸洗、干燥处理。

按上述方案，所述沸石的质量与高锰酸盐的摩尔量的比例为1000-4000:3 g/mol，所述的高锰酸盐和亚铁盐的摩尔比为1:3。 

按上述方案，所述调节体系pH的碱性调节剂为1-3 mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

按上述方案，所述亚铁盐溶液是在密闭状态下以连续喷入方式喷入高锰酸盐溶液中。

按上述方案，所述的老化时间为6-12小时。

按上述方案，所述的干燥温度为105-120℃，干燥时间为5-10 小时。

按上述方案，所述的高温处理温度为450-600℃，处理时间为3-6小时。

本发明通过采用沸石为负载基体材料，将亚铁盐溶液雾化为液滴后以喷雾方式加入到高锰酸盐反应溶液中，使雾化的亚铁盐液滴与反应溶液充分接触，同时剧烈搅拌，增加反应系统的扰动，使亚铁盐溶液和高锰酸盐溶液反应形成颗粒细小的固体反应产物，并同步负载于多孔的沸石分子筛，然后再经高温处理，可使反应固体产物在将要达到气化温度以前发生分解，形成沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料。

本发明的有益效果：

1、  本发明通过控制反应条件和反应步骤而制备得到的沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料比表面积大，吸附性能好；负载的纳米铁锰二元氧化物粒径小，负载均匀，具有氧化解毒和吸附双重功能，对三价砷和五价砷等污染物具有优良的去除效果，可满足生活饮用水标准中砷限定值要求，对解决水体中的砷污染问题具有十分重要的意义。

2、  本发明提供的沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料的制备过程简单可控、成本低廉，可大规模生产，便于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料的TEM图。

图2为本发明实施例1所述的沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的除砷材料的EDS谱图。

图3为未进行沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的TEM图。

图4为未进行沸石负载的纳米铁锰二元氧化物的EDS谱图。