[发明专利]一种从水溶液选择性吸附去除锰离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属离子吸附技术，具体涉及一种从水溶液选择性吸附去除锰离子的方法。

背景技术

工业化生产高锰酸钾(KMnO₄)的过程中，经水沥取后的残渣称为锰泥。锰泥被废弃不仅是锰资源的浪费,而且造成了碱污染及“红水”污染。红水的产生是由于锰泥吸附、夹带的锰酸钾溶液发生歧化反应生成高锰酸钾溶液所致。实验研究中发现浸取锰泥时，锰与铁均具有较高的浸出率，因此，从浸出液中通过分离富集方法制取锰制品时，还面临铁离子干扰的问题。常用的分离富集方法有许多种：如膜分离法、溶剂萃取法、电化学还原法、化学沉降法、离子交换树脂法、螯合吸附材料富集法等。膜分离法使用的材料费用较高；溶剂萃取法的操作过程极为繁琐，有机溶剂的易挥发性、毒性及高成本也使其实际应用受到限制；电化学还原法的能耗过高；化学沉降法较为常见，但其所用沉淀剂往往价格昂贵，且在处理较低浓度的金属离子时效果不佳；离子交换树脂处理法操作简单，成本较低但选择性较差；螯合吸附功能材料因具有吸附容量大、富集倍数高、选择性好、操作简便、树脂易再生以及耐酸碱等优点而广泛地应用于选择性分离富集水溶液中的痕量金属离子。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种从水溶液选择性吸附去除锰离子的方法，实现对Mn(VII)离子有较高的选择性吸附。

为了达到上述技术目的，本发明提供一种从水溶液选择性吸附去除锰离子的方法，包括以下步骤：

1)、将氯球浸泡在作为反应溶剂的N,N—二甲基酰胺中，直至氯球充分溶胀；

2)、在步骤1)的所得物中加入作为配体的乙酰胺，在氮气保护的条件下于100～120℃下搅拌反应10～12小时，其中，所述乙酰胺与氯球中的-CH₂Cl的物质的量之比为3.8～4.2：1；

3)、过滤步骤2)的所得物，得滤饼，将滤饼用作为反应溶剂的N,N—二甲基酰胺浸泡洗涤3～4次，然后依次用蒸馏水、丙酮、乙醚、无水乙醇洗涤；40～60℃真空干燥至恒重；

4)、在步骤3)的所得物中加入醋酸-醋酸钠缓冲溶液浸泡24小时后，加入七价锰离子溶液，在15～35℃下搅拌反应至吸附平衡。

较佳地，所述步骤1)中：氯球与N,N—二甲基酰胺的用量比为：1mg氯球/1～2ml的N,N—二甲基酰胺，浸泡时间为22～26小时。

较佳地，所述步骤2)中，所述乙酰胺与氯球中的-CH₂Cl的物质的量之比为3：1。

较佳地，所述步骤2)中，反应温度为120℃。

较佳地，所述步骤2)中，反应时间为10小时。

较佳地，所述步骤4)中，HAc-NaAc缓冲溶液的pH值为5.0。

本发明相较于现有技术，有以下优点：

1、本发明用于吸附锰离子的螯合吸附功能树脂的原料是氯球，具有较高的机械强度和物理稳定性来源广泛，价格低廉，具有明显的经济效益。

2、本发明利用化学接枝法将氯球改性，使其具有较大的化学稳定性，并增强了抵抗酸、碱和有机溶剂的能力及其吸附能力。

3、本发明中PS-AA对Mn(VII)有较高的选择性吸附，吸附量大，吸附速度快，对Fe(III)基本不吸附。

4、本发明中吸附锰离子的螯合吸附功能树脂化学稳定性好，可以洗脱，减少二次污染，便于重复使用。

5、本发明中吸附锰离子的螯合吸附功能树脂的制备方法操作简便，产率高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的反应原理图；

图2为反应摩尔比对氯球功能基转化率的影响；

图3为反应时间对氯球功能基转化率的影响；

图4为反应温度对氯球功能基转化率的影响；

图5为不同pH值下PS-AA对金属离子Mn(VII)、Fe(III)的吸附容量的影响；

图6是不同时间与温度下PS-AA对金属离子Mn(VII)的吸附量的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描绘本发明，但本发明的内容并不限于此。

备注：以下实施例中的水洗均为用蒸馏水进行洗涤。

实施例1

一种从水溶液选择性吸附去除锰离子的方法，包括以下步骤：

(1)室温下，准确称取20.0㎎的氯球于100ml的三颈瓶中，加入N,N—二甲基酰胺(DMF)30ml，浸泡过夜(约24小时)使氯球充分溶胀；