[发明专利]一种锰钛复合改性沸石及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种锰钛复合改性沸石的制备方法，包括：对含有纳米MnO₂、纳米TiO₂和沸石的溶液搅拌、静置，获得凝胶；对所述凝胶进行干燥、研磨和焙烧，得到所述锰钛复合改性沸石。本发明还提供了一种锰钛复合改性沸石及其应用。本发明通过沸石负载纳米TiO₂和纳米MnO₂所制成的锰钛复合改性沸石，可以有效的去除矿井水中的铁锰离子，操作简单，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及化学领域，尤其涉及一种锰钛复合改性沸石及其制备方法和应用。

背景技术

我国是世界上最大的矿产资源开发利用的国家之一，矿产资源的开发利用对我国经济发展作出了巨大贡献的同时，也对生态环境产生了破坏和污染。其中煤矿产生的含铁、锰矿井水因其有较高含量溶解氧、溶解固体以及硬度等污染物，在排放过程中会腐蚀管道及泵，当排入地面和地表时，它将污染水体，对动植物、微生物及人体健康产生负面影响，并且破坏自然景观。因此，选择合适的方法来去除矿井水中的铁锰具有十分重要的意义。该类矿井水主要是地层中含铁、锰地下水渗透而形成，矿井水中铁、锰是以二价铁或二价锰的形式存在，受煤矿开采过程的影响，造成煤矿含铁、锰矿井水又具有不同于含铁锰地下水质的特点。国内矿井水除铁锰工艺主要采用“混凝沉淀+过滤”净化工艺，混凝沉淀对铁的去除率在90％以上，对锰的去除率仅有20％左右，因此提高除锰效果是矿井水能否到达回用要求的关键。接触氧化法作为除铁锰的最有效方法之一，主要利用不同过滤材料对铁锰离子的吸附氧化作用，不同过滤材料因其成分以及性能的不同，对铁锰离子的去除效果也不尽相同。传统的过滤材料(石英砂，天然锰砂等)对铁离子的去除效果比较显著，但对锰离子的去除效果甚微，尤其是在滤池启动和早期运行阶段，存在诸如滤池启动耗时长、对水环境较敏感以及出水欠稳等问题。因此为了改善天然滤料的弊端，基于传统过滤材料的迁移及吸附机理，通过物理和化学方法(高温、金属氧化物或氢氧化物表面涂层等)进行改性，制得具有比表面积大、吸附位点多等特征的改性滤料，可实现对铁锰离子的协同高效去除。

在滤料改性的过程中，选择适当的除铁除锰滤料和改性剂，不但直接影响着矿井水中铁、锰的去除效果，而且也会大大降低其经济成本。单一改性滤料存在表面官能团单一、污染物去除效果不理想、改性剂负载强度不够高等问题，而复合改性滤料能够将多种改性剂的优点有机结合在一起，可解决部分单一改性滤料去除污染物的效果不理想的难题。常用的滤料有锰砂滤料、石英砂、沸石，锰砂滤料一般由天然锰矿石加工而成，成本较高，且滤料的成熟时间长；石英砂表面较为光滑、比表面积小，锰负载量、渗透系数较低，因此上述滤料均存在不足之处。而沸石作为一种分布广泛、储量大、廉价易得的非金属矿，是一种环保、绿色、无污染的天然吸附材料，具有良好的耐酸碱性、热稳定性，且沸石的比表面积大、表面空隙多，改性后可负载更多的锰。沸石独特的结构、其在资源上分布的优势以及可循环利用的特性使其广泛用于各个环保领域，是一种新兴的环境功能修复材料。

针对传统滤料的不足，有必要提供一种锰离子去除效率高的改性沸石。

发明内容

本发明公开一种锰钛复合改性沸石及其制备方法和应用，以解决传统改性滤料锰去除效果不理想的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案:

根据本发明的第一方面，提供了一种锰钛复合改性沸石的制备方法，包括:对含有纳米MnO₂、纳米TiO₂和沸石的溶液搅拌、静置，获得凝胶；对所述凝胶进行干燥、研磨和焙烧，得到所述锰钛复合改性沸石。

可选地，所述纳米MnO₂和所述纳米TiO₂的粒径尺寸均在10-30nm的范围内。