[发明专利]一种铵改性的碱性水钠锰矿修复材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铵改性的碱性水钠锰矿修复材料及其制备方法与应用。该方法包括：将氯化锰、氯化铵加入水中，混合均匀，得到混合溶液；将氢氧化钠溶液加入混合溶液中，在搅拌状态下通入氧气进行反应，离心，洗涤，干燥，研磨成粉，过筛，得到铵改性的碱性水钠锰矿修复材料。该方法主要在强碱性及氯化铵的混合介质下用氧气还原Mn(OH)₂得到铵改性的碱性水钠锰矿。本发明提供的铵改性的碱性水钠锰矿修复材料能够应用于处理重金属As(Ⅲ)的废水，该铵改性碱性水钠锰矿修复材料相较于未改性的碱性水钠锰矿能快速高效地将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)，降低毒性去除效果好，没有二次污染，绿色环保，而且该材料的制备方法工艺简单。

技术领域

本发明属于环境功能材料领域，具体涉及一种铵改性的碱性水钠锰矿修复材料及其制备方法与应用。

背景技术

最近几年随着采矿业的发展，大量含有砷的矿物被开采出来，随着这些矿石的开采，砷及其化合物被不断的氧化、分解、转移，造成周围的环境存在着严重的砷污染。自然界存在的砷主要分为有机砷和无机砷，通常来说无机砷的毒性要大一些。因为砷及其化合物的化学特性比较稳定，在环境中不容易被进一步的分解为无害的物质，因此极易对周围的环境造成污染，土壤中过量的砷浓度，会严重阻碍植物的生长，而人体如果一次摄入过量的砷会导致急性中毒，甚至引起死亡，如果长期摄入少量的砷或者其化合物也会导致慢性中毒，甚至会引发神经炎。土壤中无机砷主要以As(III)和As(V)两种价态存在，As(III)和As(V)在自然界中主要以亚砷酸(H₃AsO₃)和砷酸根(H₂AsO₄^-和HAsO₄^2-)的形式存在，前者毒性比后者大60倍，而且移动性强，不容易被吸附。

水钠锰矿在土壤中广泛存在，由一层MnO₆八面体与一层水分子连接堆叠而形成层状锰矿物，其形成的土壤环境条件的pH范围比较宽，既能存在于酸性土壤，也能存于碱性土壤。水钠锰矿由于结晶弱，颗粒细小，常具有较大的比表面积，且电荷零点低、阳离子交换量高、氧化能力强等优点，所以对土壤及水体中的重金属的氧化还原和吸附解吸过程起着重要的作用。

水钠锰矿一般可以通过氧化Mn(OH)₂或者是还原KMnO₄合成，前者合成环境一般为碱性，合成的产物为六方片状或板状晶体。后者合成环境则为酸性，合成的产物多为薄片状晶体聚集而成的三维花球状集合。碱性水钠锰矿具有三价锰与四价锰都位于锰氧八面体层内，不含或含少量八面体空位的结构特点，所以碱性水钠锰矿往往结晶相对较好。由于碱性水钠锰矿表面具有大量的可变负电荷，而且比表面积大，所以其具有很好的吸附性能，且对重金属离子的吸附主要是专性吸附，并且其具有四价锰三价锰比例高，所以对As(III)氧化能力强。因此，碱性水钠锰矿作为一种快速、高效、低成本的修复材料，在减轻环境中重金属污染尤其是砷污染现象中起到了重要的作用。

近年，已有大量利用过渡金属改性水钠锰矿的研究，发现有很好的效果，而铵根作为一种类金属离子，与过渡金属离子相比更具有安全性、价格低廉的优点，所以铵改性的碱性水钠锰矿修复材料的开发和应用对重金属污染废水的处理具有一定的现实意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种铵改性的碱性水钠锰矿修复材料及其制备方法与应用。

本发明的目的在于提供一种制备铵改性的碱性水钠锰矿修复材料的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种由上述制备方法制备得到的铵改性的碱性水钠锰矿修复材料高效去除重金属As(Ⅲ)的方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的铵改性的碱性水钠锰矿修复材料的制备方法，包括如下步骤：