[发明专利]δ型二氧化锰的制备方法及其氧化去除水中三价砷的应用

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术与应用，特别是涉及一种δ型二氧化锰的制备方法及其氧化去除水中三价砷的应用。

背景技术

砷污染是一个全球性的问题，尤其是在以地下水为主要饮用水的发展中国家表现的更为明显。严重的砷污染不仅出现在各种采矿和化学工业生产过程中，在孟加拉国及印度西孟加拉，中国的内蒙古、台湾、维也纳、智利等国家都出现了地区灾难性的水砷污染。

水体中无机砷的存在形态主要有As(V)和As(Ⅲ)。As(Ⅲ)的毒性比As(V)大得多，且As(Ⅲ)在环境中的活动性也高于As(V)。常规除砷方法不能有效的将溶液中的三价砷直接去除，因此首先需要将三价砷氧化为五价砷再进行后续处理。目前溶液中砷的氧化多通过使用氧化剂来实现。但是常用氧化剂如游离氯、双氧水等在实际应用中均受到不同程度的限制，并且反应产物溶解于水可能会对人体造成一定程度的危害。δ型二氧化锰对As(Ⅲ)有很高的氧化活性，更为重要的是δ型二氧化锰在将水体中三价砷氧化为五价砷的同时，对三价砷以及氧化产生的五价砷还具有很强的吸附能力，因此，采用δ型二氧化锰处理含三价砷水样，既起到氧化剂的作用，又起到了吸附剂的作用，较之前先使用氧化剂氧化再进行常规混凝和常规吸附处理的工艺更为简单有效，又节省了成本，因此将其应用在含三价砷水体的处理当中具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种δ型二氧化锰的制备方法及其氧化去除水中三价砷的应用，δ型二氧化锰合成原料易得，合成工艺路线简单，工艺过程控制容易；常温常压下进行生产制备，符合生产实际需要；氧化并去除水中的三价砷效率高、工艺简单、操作灵活方便及运行成本低。

本发明提供的δ型二氧化锰的制备方法：

1、首先用蒸馏水分别配制高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液，高锰酸钾溶液浓度为0.05mol/L，硫酸锰溶浓度为0.07mol/L。

2、高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液搅拌混合，两者的体积比为5:6，搅拌6h形成棕黑色沉淀，即反应生成δ型二氧化锰。

3、然后静置30min，并用蒸馏水进行洗涤至不含硫酸根离子为止。

4、所得产物经80℃干燥16h，研磨即得到δ型二氧化锰。

本发明提供的δ型二氧化锰氧化去除水中三价砷的应用：

将待处理的含三价砷水样调节pH值2-4，然后按0.2-0.4克/升的投加量投加δ型二氧化锰，反应温度为20-30℃；以200r/min的转速振荡使反应达到平衡后静置沉降，离心，过滤，上清液为被处理含砷水。

上述待处理的含三价砷水样的三价砷浓度为0.5-5毫克/升。

上述振荡时间为60-90min。

本发明的积极效果是：本发明所采用高锰酸钾与硫酸锰均为易得原料；合成路线简单，工艺过程控制容易；常温常压下进行生产制备，符合生产实际需要；其比表面积大、电负性高、易于沉淀分离，氧化并去除水中的三价砷效率高、工艺简单、操作灵活方便及运行成本低，大幅度提升处理效果。

具体实施方式

1、δ型二氧化锰的制备方法：用蒸馏水分别配制高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液，高锰酸钾溶液浓度为0.05mol/L，硫酸锰溶浓度为0.07mol/L。高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液搅拌混合，高锰酸钾溶液和硫酸锰溶液的体积比为5:6，振荡混合6h形成棕黑色沉淀，即反应生成δ型二氧化锰：

3Mn²⁺+2MnO₄^-+2H₂O=5MnO₂+4H⁺

静置30min，沉淀用蒸馏水洗涤至不含硫酸根离子为止，80℃干燥16h，研磨，备用。

2、δ型二氧化锰氧化去除水中三价砷的应用：

实例1

取25ml含三价砷（As(III)）1mg/L、pH4的待处理水样，按0.2g/L的投加量投加δ型二氧化锰，在25℃条件下以200r/min的转速振荡90min，离心取上清液测定As(III)含量为6.27μg/L，吸附去除率达99.4%。

实例2

取25ml含三价砷（As(III)）1mg/L、pH4的待处理水样，按0.4 g/L的投加量投加δ型二氧化锰，在25℃条件下以200r/min的转速振荡90min，离心取上清液测定As(III)含量为2.04μg/L，吸附去除率达99.8%。

实例3