[发明专利]一种氧化铝负载铁锰氧化物复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种氧化铝负载铁锰氧化物复合材料及其制备方法及应用。本发明的复合材料以氧化铝为载体，首先将FeSO₄溶液与Al₂O₃混合，然后向反应体系中逐滴加入KMnO₄溶液，得到的悬浊液在室温下反应，静置，离心，洗涤，干燥，得到Fe‑Mn@Al₂O₃复合材料。所述复合材料有效抑制了铁锰氧化物颗粒的团聚，实现了铁锰氧化物和Al₂O₃两种材料的协同作用，提升了对水体中锑的处理效果，有效降低了锑的毒性，降低了材料的制备成本，另外，材料具有很好的耐酸性和耐碱性，重力沉降可快速实现固液分离，在环境修复中尤其是水处理领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于环境功能材料和水处理技术领域，具体涉及一种氧化铝负载铁锰氧化物复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

锑是一种具有毒性和潜在致癌性的金属元素。水环境中的锑主要来源于岩石风化、地表径流等自然活动以及矿山开采等人为活动。一般情况下，未被污染的水域中锑的含量≤1μg/L，而污染水体中锑的含量可高达自然水平的100倍以上。锑可以通过呼吸道、消化道或皮肤等途径进入人体引起锑中毒。锑在环境中主要以Sb(III)和Sb(V)的形式存在，三价锑的毒性大于五价锑。对水体中锑的治理修复往往采用化学氧化剂将Sb(III)氧化成Sb(V)，并通过吸附等作用对其进行去除。

铁锰氧化物(FMBO)由于其较高的比表面积以及较强的氧化能力和吸附能力，被广泛应用于重金属的治理修复。北京林业大学环境科学与工程学院的研究者比较了铁锰氧化物(FMBO)、羟基氧化铁(FeOOH)以及二氧化锰(MnO₂)对于Sb(III)的去除效果。研究发现，FMBO对Sb(III)的去除效果远高于FeOOH和MnO₂。FMBO的主要成分为FeOOH和MnO₂，其对Sb(III)的去除机制包括氧化还原与吸附。Sb(III)被吸附到FMBO表面，与材料中的MnO₂发生氧化还原反应，Sb(III)被氧化成Sb(V)吸附在材料表面；MnO₂被还原后生成的锰离子也被吸附到材料表面，增加了材料表面的正电性，促进了对Sb的吸附(Xu,W.,Wang,H.,Liu,R.,Zhao,X.,Qu,J.,The mechanism of antimony(III)removal and its reactions on thesurfaces of Fe-Mn binary oxide.Journal of colloid and interface science 2011,363(1),320-326.)。然而，天然存在的或者传统方法制备的铁锰氧化物颗粒容易团聚，减少了污染物与铁锰氧化物的有效接触面积，降低了其对污染物的去除效果，限制了其在环境修复中的应用。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种氧化铝负载铁锰氧化物复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种氧化铝负载铁锰氧化物复合材料。

本发明的再一目的在于提供上述一种氧化铝负载铁锰氧化物复合材料在去除水中锑的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种氧化铝负载铁锰氧化物复合材料的制备方法，包括以下步骤：

在氮气或惰性气体条件下，将Al₂O₃加入到FeSO₄水溶液中，搅拌反应10～15min，滴加KMnO₄溶液，控制在4～5min内加完，调节体系pH至7.5～8，反应1～1.5h，静置，洗涤，冷冻干燥，得到氧化铝负载铁锰氧化物(Fe-Mn@Al₂O₃)复合材料；