[发明专利]一种吸附重金属的明胶-二氧化锰复合物制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种吸附重金属的明胶‑二氧化锰复合物制备方法及其应用。所述明胶‑二氧化锰复合物是由质量浓度≤10％的明胶水溶液和浓度为1‑50mmol/L的硫酸锰水溶液按照体积比为6:1‑10的比例混合后，再加入高锰酸钾搅拌均匀，搅拌后混合溶液中高锰酸钾浓度为5‑30mmol/L，最后将混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜中，在150‑200℃高温条件下反应8‑24小时，得到褐色沉淀，并将收集的褐色沉淀用清水反复清洗至未反应试剂完全去除后，烘干得到褐色粉末。将本发明明胶‑二氧化锰复合物直接添加到含铅和镉的污水中振荡吸附4‑10小时后，离心去除明胶‑二氧化锰复合物，对污水中铅和镉进行净化，其净化效果好，可以用于环境中铅和镉离子的高效吸附/净化。

技术领域

本发明涉及重金属吸附，具体涉及一种针对铅、镉重金属离子的明胶-二氧化锰复合吸附材料的制备方法及其应用。

背景技术

重金属污染是环境污染的严重问题，重金属污染综合防治已成为我国环境治理的重大需求。在众多重金属中，铅和镉具有很强的生物毒性，并且可以通过食物链富集，对人类神经系统、消化系统、血液系统和内分泌系统造成较大损害。

目前，废水中重金属的去除方法主要包括化学沉淀法、离子交换法、电解法、膜分离法、吸附法等。化学沉淀法和电解法出水水质差，易造成二次污染；离子交换法和膜分离法成本较高。吸附法是去除重金属效果最好的方法之一，与其他方法具有简便、灵活、选择性好等优点。但常规吸附材料价格昂贵，很大程度上限制了吸附法的广泛应用，因此，开发高效廉价的吸附材料成为首先需要解决的问题。锰氧化物价格低廉、资源丰富，与其他的吸附材料相比具有较大的成本优势。

发明内容

针对现有技术所存在的问题，本发明提供了一种吸附重金属的明胶-二氧化锰复合物制备方法及其应用，本发明利用明胶还原高价态的锰制备出可以吸附重金属离子的明胶-二氧化锰复合材料，由于明胶的多种活性基团和特殊结构，此材料对铅、镉离子表现出快速的吸附动力和极强的吸附容量。

本发明提供的技术方案：1.一种吸附重金属的明胶-二氧化锰复合物制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将明胶加入水中，静置30分钟以上，然后加热至40-60℃，使其溶解，配制成质量浓度≤10％的明胶水溶液；

(2)将硫酸锰溶解于水中，超声分散均匀，配制浓度为1-50mmol/L的硫酸锰水溶液；

(3)按照明胶水溶液和硫酸锰水溶液的体积比为6:1-10的比例将步骤(2)中配制的硫酸锰水溶液添加到步骤(1)中配制的明胶水溶液中，并向混合溶液中加入高锰酸钾搅拌均匀，搅拌后混合溶液中高锰酸钾浓度为5-30mmol/L；

(4)将步骤(3)得到的混合溶液倒入聚四氟乙烯反应釜中，在150-200℃高温条件下反应8-24小时，得到褐色沉淀，并将收集的褐色沉淀用清水反复清洗至未反应试剂完全去除后，烘干得到褐色粉末即所述明胶-二氧化锰复合物。

本发明较优的技术方案：所述步骤(1)中明胶水溶液中的明胶质量比为4-6％。

本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中超声分散的超声频率为40KHz，分散时间为10-30分钟。

本发明较优的技术方案：所述步骤(2)中配制的硫酸锰水溶液的浓度为20-30mmol/L的硫酸锰水溶液。

本发明较优的技术方案：步骤(3)中明胶水溶液和硫酸锰水溶液的体积比为6:3-5，高锰酸钾浓度为10-25mmol/L。

本发明提供的一种上述方法制备的明胶-二氧化锰复合物的应用，其特征在于：将制备的明胶-二氧化锰复合物直接添加到含铅和镉的污水中振荡吸附4-10小时后，离心去除明胶-二氧化锰复合物，对污水中铅和镉进行净化；其明胶-二氧化锰复合物添加量为5-20g/20L污水。