专利名称：一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法
技术领域：
本发明涉及去除水体中砷的方法，特别是一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法。
背景技术：
蛋壳中含有蛋白质，表面带有负电荷，具有多孔结构，能够吸附阳离子，如金、铜、铁等，且我国每年产生的蛋壳超过400X 104t，如果这些蛋壳直接废弃，不仅对环境造成污染，而且造成资源的浪费。目前，利用改性蛋壳对重金属的吸附能力的研究已经进行，如利用鸡蛋壳-粉煤灰分别处理酸性含氟废水、酸性含镉废水、酸性含铅废水和酸性含磷废水，以及用鸡蛋壳处理酸性含铜废水等。然而，利用高锰酸钾改性蛋壳，提高其吸附有毒重金属的能力，尚未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法，其具有除砷效果好，成本低廉，来源丰富，简单可行，以废制废，具有良好应用价值。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法，其包括下列步骤I).制备改性蛋壳按IOOml浓度为0.01-0. 05mol/L的高锰酸钾溶液中加入
I.5-2. 5g预处理蛋壳的标准将预处理蛋壳加入浓度为0. 01-0. 05mol/L的KMnO4溶液中，振荡10 20h后，在75-125°C烘干得到改性蛋壳；2).除砷过程按IOOml浓度为50ppb的含砷废水中加入0. 50-1. Og改性蛋壳的标准向含砷废水中添加改性蛋壳，并在常温下以频率135-145rpm振荡5_24小时吸附。上述预处理蛋壳是这样得到的将回收的蛋壳洗净，去除粘在蛋壳内壁上的膜，于75-125°C时烘干、研磨、过60目筛。众所周知，蛋壳的主要成份为碳酸钙CaCO3，其来源广泛，进入水体无二次污染，前期研究显示，蛋壳粉表面带有负电荷，具有多孔结构(如图I所示)，因而具有一定的阳离子吸附能力，但其吸附量相对较少。如图I所示，在经高锰酸钾KMnO4改性前，蛋壳内部孔状结构较少，有些还被有机物质堵塞，但是，当蛋壳经KMnO4溶液改性制成改性蛋壳后，不仅如图2所示，原来被有机物质堵塞的孔道，在高锰酸钾的氧化作用下消失，形成孔道的CaCO3由于腐蚀作用产生部分溶解，导致孔道增加，而且孔径增大，使得改性蛋壳的吸附力增强；而且蛋壳在高锰酸钾溶液中浸泡时， 蛋壳上含有的大量有机物质会将高锰酸钾还原，形成层状的分散的二氧化锰附着在改性蛋壳的表面，由图3、图4的蛋壳改性前后红外扫描对比图可知，蛋壳改性后，蛋壳内原来存在的有机物质的N-H键断裂，说明高锰酸钾的氧化性将蛋壳内有机物氧化了，其不仅进一步证明了图2电镜扫描所得的结果，而且可知蛋壳改性后在其表面增加了 Mn-O键，这是高锰酸钾本身还原成二氧化锰附着在蛋壳上，并在波长667cm处形成了 Mn-O键的峰。由于在胞02表面有大量的羟基基团(-0H)，其易与砷酸根离子结合，产生吸附作用，从而有利于砷的吸附去除。与现有技术相比，本发明创造的优点为I、本发明采 用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷，由于经高锰酸钾改性后的改性蛋壳具有较好的砷吸附力，其除砷效果大大增强，砷吸附量达到了原来未改性蛋壳粉的21倍，约为88. 27%。2、本发明方法成本低廉，来源丰富，简单可行，以废制废，具有良好应用价值。
图I为高锰酸钾改性前蛋壳粉电镜扫描图。图2为经高锰酸钾改性后的蛋壳粉电镜扫描图。图3为蛋壳改性前后红外扫描对比图。图4为图3波数在400-1000CHT1内的局部放大图。图5为高锰酸钾改性蛋壳及未改性蛋壳对砷吸附率随时间变化情况图。
具体实施例方式实施例I :I、蛋壳的预处理将蛋壳洗净，去除粘在蛋壳内壁上的膜，于75°C时烘干、研磨、过60目筛；2、制备改性蛋壳按IOOml浓度为0. 01mol/L的高锰酸钾溶液中加入I. 5g预处理蛋壳的标准将预处理蛋壳加入浓度为0. 01mol/L的KMnO4溶液中，振荡IOh后，在75°C烘干得到改性蛋壳；3.除砷过程按IOOml浓度为50ppb的含砷废水中加入0. 5g改性蛋壳的标准向含砷废水中添加改性蛋壳，并在常温下以频率135rpm振荡5小时吸附。实施例2:I、蛋壳的预处理将蛋壳洗净，去除粘在蛋壳内壁上的膜，于100°C时烘干、研磨、过60目筛；2、制备改性蛋壳按IOOml浓度为0. 025mol/L的高锰酸钾溶液中加入2g预处理蛋壳的标准将预处理蛋壳加入浓度为0. 025mol/L的KMnO4溶液中，振荡15h后，在100°C烘干得到改性蛋壳；3.除砷过程按IOOml浓度为50ppb的含砷废水中加入0. 75g改性蛋壳的标准向含砷废水中添加改性蛋壳，并在常温下以频率140rpm振荡15小时吸附。实施例3 I、蛋壳的预处理将蛋壳洗净，去除粘在蛋壳内壁上的膜，于125°C时烘干、研磨、过60目筛；2、制备改性蛋壳按IOOml浓度为0. 05mol/L的高锰酸钾溶液中加入2. 5g预处理蛋壳的标准将预处理蛋壳加入浓度为0. 05mol/L的KMnO4溶液中，振荡20h后，在125°C烘干得到改性蛋壳；3.除砷过程按IOOml浓度为50ppb的含砷废水中加入I. Og改性蛋壳的标准向含砷废水中添加改性蛋壳，并在常温下以频率145rpm振荡24小时吸附。吸附实验分别称取实施例1-3中得到的改性蛋壳0. 50g加入100ml 50ppb的含砷废水中，分别振荡0. 5、l、5、10、15、24、48h后过滤，测定上清液中砷的含量，得到结果如图5所示，由图5可知，改性蛋壳随着振荡时间的增长，砷的去除率先增加，在振荡24h后，吸附率达到88. 27%，然后趋于稳定，即24h后改性蛋壳对砷的吸附达到吸附平衡。相同的条件下，未经改性 的蛋壳对水中砷的去除效率只有4. 02%。这就表明改性蛋壳对砷的吸附能力增加了 21倍左右。
权利要求
1.一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法，其特征在于包括下列步骤 1).制备改性蛋壳按IOOml浓度为0.01-0. 05mol/L的高锰酸钾溶液中加入I. 5-2. 5g预处理蛋壳的标准将预处理蛋壳加入浓度为0. 01-0. 05mol/L的KMnO4溶液中，振荡10 20h后，在75-125°C烘干得到改性蛋壳； 2).除砷过程按IOOml浓度为50ppb的含砷废水中加入0.50-1. Og改性蛋壳的标准向含砷废水中添加改性蛋壳，并在常温下以频率135-145rpm振荡5_24小时吸附。
2.如权利要求I所述的一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法，其特征在于，上述预处理蛋壳是这样得到的将回收的蛋壳洗净，去除粘在蛋壳内壁上的膜，于75-125°C时烘干、研磨、过60目筛。
全文摘要
本发明公开了一种利用高锰酸钾改性蛋壳去除水体中砷的方法，其包括下列步骤制备改性蛋壳按100ml浓度为0.01-0.05mol/L的高锰酸钾溶液中加入1.5-2.5g预处理蛋壳的标准将预处理蛋壳加入浓度为0.01-0.05mol/L的KMnO4溶液中，振荡10～20h后，在75-125℃烘干得到改性蛋壳；除砷过程按100ml浓度为50ppb的含砷废水中加入0.50-1.0g改性蛋壳的标准向含砷废水中添加改性蛋壳，并在常温下以频率135-145rpm振荡5-24小时吸附。上述预处理蛋壳是这样得到的将回收的蛋壳洗净，去除粘在蛋壳内壁上的膜，于75-125℃时烘干、研磨、过60目筛。本发明方法简单可行，以废制废，且改性蛋壳对砷的吸附能力急剧增加，具有良好的应用价值。
文档编号B01J20/24GK102614841SQ20121011295
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者于振, 彭亮, 王健, 聂坚, 蒋焱, 郭丹, 雷鸣, 鲁畅 申请人:湖南农业大学