[发明专利]一种改性水钠锰矿及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性水钠锰矿及其制备方法和应用，属于土壤修复技术领域。该改性水钠锰矿的制备方法包括以下步骤：先配制高锰酸钾水溶液和硫酸锰水溶液；接着，将上述配制的高锰酸钾水溶液和硫酸锰水溶液按一定的体积比进行混合，并搅拌均匀，得到悬浊液；然后，将悬浊液进行抽滤，得到沉淀物，并对沉淀物依次进行洗涤、烘干和研磨处理，得到水钠锰矿粉末；再接着，将水钠锰矿粉末与硅酸盐溶液混合均匀后，再经恒温培养、冷冻保藏和真空抽滤处理，即可得到改性水钠锰矿。本发明提供的改性水钠锰矿的孔隙多、比表面积大、金属离子的吸附点位多，其对镍离子等重金属离子的吸附能力要明显好于普通水钠锰矿，故可以用于修复被重金属污染的土壤。

技术领域

本发明土壤修复技术领域，具体是一种改性水钠锰矿及其制备方法和应用。

背景技术

土壤，是人类赖以生存的自然资源之一，也是人类获取食物和其他再生资源的物质基础，故土壤的重金属污染问题是目前比较严重的环境污染问题。其中，镍是八大重金属污染元素之一，其在土壤中污染指标的含量仅次于铬。土壤中重金属镍污染具有危害周期性较长，隐蔽性较长，作用时间也较长，同时也具有不可降解性和相对稳定性。

另外，与有机物不同，土壤中的镍等重金属不可以被土壤生物如微生物和植物降解。重金属一旦进入土壤，就很难降解。它只能通过吸收土壤中的微生物，动物和植物来暂时降低土壤中的浓度。然而，在微生物，动植物死亡后，重金属将重新进入土壤。重金属在土壤中具有非常长的残留时间。受重金属污染的土壤通常需要较长的修复时间才能降解和恢复，恢复原始土壤生产力和土壤肥力，土壤修复成本高。植物吸收的重金属将留在植物中，不仅阻碍植物的生长发育，降低植物产量，还会通过食物链富集进入人体，最终对人体造成危害，引起各种人体疾病。此外，土壤中的重金属也可能通过渗透进入地下水体或通过地表径流进入地表水体，造成水体重金属污染，对水生生物的存活和饮用水的安全构成威胁。因此，目前急需寻找一种可以修复被重金属污染的土壤的方法或物质。

水钠锰矿，是一种锰的氧化物，具有较大的比表面积，可用作为吸附剂。然而，目前通过从锰矿物的富集体中分离得到纯的水钠锰矿非常困难，而且从锰矿物的富集体中分离得到的水钠锰矿一般含有大量的外来离子，其会影响水钠锰矿的吸附效果。另外，从自然界中分离出的水钠锰矿存在孔隙较少、金属离子的吸附点位较少等问题，故其对被重金属污染的土壤的修复效果偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性水钠锰矿及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种改性水钠锰矿的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制质量浓度为0.02～0.06mol/L的高锰酸钾水溶液以及质量浓度为0.05～0.1mol/L的硫酸锰水溶液，备用；

(2)将上述配制的高锰酸钾水溶液和硫酸锰水溶液按5:(5～7)的体积比进行混合，并搅拌均匀后，再静置，得到悬浊液；

(3)将悬浊液进行抽滤，得到沉淀物，并对沉淀物依次进行洗涤、烘干和研磨处理，得到水钠锰矿粉末；

(4)将上述得到的水钠锰矿粉末与硅酸盐溶液混合均匀后，再经恒温培养、冷冻保藏和真空抽滤处理，得到改性水钠锰矿。

优选的，所述的步骤(4)中，硅酸盐溶液的质量浓度以二氧化硅计为90～120mg/L。

优选的，所述的步骤(4)中，水钠锰矿粉末与硅酸盐溶液的质量体积比以g/mL计为(1～2):100。

优选的，所述的硅酸盐溶液为Na₂SiO₃·9H₂O溶液。

优选的，所述的步骤(4)中，恒温培养处理的温度为25～45℃，恒温培养处理的时间为16～32h。