一种基于二价Mn即MnSiO

摘要

一种基于二价Mn即MnSiO

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成二价Mn(II)(MnSiO₃)修饰硅藻土的类芬顿试剂的方法,属于功能材料领域。

技术背景

当前，寻找价格低廉、容易合成的复合材料应用于污水处理尤为迫切。我国是硅藻土储量大国，因此基于硅藻土开发新型复合水处理材料成为污水处理材料的研究热点。锰元素在地球上储量丰富、易于获得，因此二者结合制备改性硅藻土材料可以结合二者自身的优势，开发价格低廉便于生产的新型类芬顿催化剂。研究表明，Mn(II)(MnSiO₃)修饰硅藻土可在双氧水的协同作用下，实现污水中有机污染物的高效降解移除。该方法也获得了一种依据有机二元羧酸进行硅藻土表面修饰的新机制。

发明内容

本发明的目的是提供一种Mn(II)(MnSiO₃)修饰硅藻土的方法，利于批量制备在水处理领域和催化领域具有广泛应用前景的改性硅藻土材料，可大大降低成本，提高效率，实际意义重大，利用获得的Mn(II)(MnSiO₃)改性硅藻土进行有机染料的氧化实验测试表明，其具有良好的污水处理性能。

本发明需要解决的是通过简便的反应参数控制而选择性可控合成Mn(II)(MnSiO₃)改性硅藻土，从而提高反应效率，降低成本，以便大批量合成。

本发明涉及一种合成Mn(II)即MnSiO₃修饰硅藻土的类芬顿试剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)首先用去离子水溶解氯化锰(MnCl₂·4H₂O)或醋酸锰(MnAc₂·4H₂O)和具有端羧基的直链有机二元羧酸的混合物水溶液，优选两个羧基为直链有机二元羧酸的端基如丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸等；

(2)利用步骤(1)得到的混合物水溶液为反应前驱物溶液，加入硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为150-200℃，处理时间为18-48小时，制得Mn(II)即MnSiO₃修饰的硅藻土材料。

其中MnCl₂·4H₂O或MnAc₂·4H₂O：有机二元羧酸：去离子水的用量关系为(0.3-0.5)g:(0.2-0.4)g:10ml。进一步优选为0.3g:0.2g:10ml。

优选每10ml步骤(1)得到的混合物水溶液对应硅藻土粉末0.5-1g。

其中热处理温度优选180℃，处理时间为24小时。

该方法制备得到的锰(II)离子改性硅藻土可作为类芬顿试剂氧化去除有机染料罗丹明B(RhB)，在污水处理领域具有较大的应用前景。

本发明以氯化锰MnCl₂·4H₂O或MnAc₂·4H₂O、有机二元羧酸、去离子水为原料，经上述溶液水热处理硅藻土能够可控制备Mn(II)(MnSiO₃)修饰硅藻土类芬顿试剂，该方法证实了利用Mn(II)(MnSiO₃)对硅藻土表面通过水热过程进行化学调控，在溶液中获得表面改性硅藻土结构的可操作性，所获得的硅藻土材料展现出了作为类芬顿试剂的优秀氧化能力，在污水处理领域具有较大的应用前景。

本发明的有益效果是：本发明的制备方法所得的产品可重复性好，操作简单，成本低。上述优点使得锰(II)(MnSiO₃)改性硅藻土在污水处理领域具有较好的应用前景。

附图说明

图1：为实施例1锰(II)离子改性硅藻土的X射线衍射图；

图2：为实施例1锰(II)离子改性后硅藻土的扫描电镜图；

图3：为实施例1锰(II)离子改性前后硅藻土的元素分析图；

(a)为改性前，(b)为改性后；

图4：为实施例1锰(II)离子改性硅藻土用作类芬顿试剂氧化RhB的性能曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

(1)首先用去离子水溶解氯化锰(MnCl₂·4H₂O)和丙二酸的混合物；其中MnCl₂·4H₂O：丙二酸：去离子水的用量关系为0.3g:0.2g:10ml。

(2)利用步骤(1)得到的溶液为反应前驱物，加入0.5g硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为150℃，处理时间为18小时，制得Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料；

实施例2

(1)首先用去离子水溶解氯化锰(MnCl₂·4H₂O)和己二酸的混合物；其中MnCl₂·4H₂O：己二酸：去离子水的用量关系为0.3g:0.2g:10ml。

(2)利用步骤(1)得到的溶液为反应前驱物，加入0.6g硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为180℃，处理时间为24小时，制得Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料；

实施例3

(1)首先用去离子水溶解氯化锰(MnCl₂·4H₂O)和丁二酸的混合物；其中MnCl₂·4H₂O：丁二酸：去离子水的用量关系为0.3g:0.2g:10ml。

(2)利用步骤(1)得到的溶液为反应前驱物，加入1g硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为160℃，处理时间为36小时，制得Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料；

实施例4

(1)首先用去离子水溶解氯化锰(MnCl₂·4H₂O)和丙二酸的混合物；其中MnCl₂·4H₂O：丙二酸：去离子水的用量关系为0.3g:0.2g:10ml。

(2)利用步骤(1)得到的溶液为反应前驱物，加入0.5g硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为200℃，处理时间为48小时，制得Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料；

实施例5

(1)首先用去离子水溶解醋酸锰(MnAc₂·2H₂O)和丙二酸的混合物；其中MnAc₂·2H₂O：丙二酸：去离子水的用量关系为0.5g:0.4g:10ml。

(2)利用步骤(1)得到的溶液为反应前驱物，加入0.8g硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为160℃，处理时间为18小时，制得Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料；

实施例6

(1)首先用去离子水溶解醋酸锰(MnAc₂·2H₂O)和戊二酸的混合物；其中MnAc₂·2H₂O：戊二酸：去离子水的用量关系为0.4g:0.4g:10ml。

(2)利用步骤(1)得到的溶液为反应前驱物，加入0.8g硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为160℃，处理时间为36小时，制得Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料；

实施例7

(1)首先用去离子水溶解醋酸锰(MnAc₂·2H₂O)和己二酸的混合物；其中MnAc₂·2H₂O：己二酸：去离子水的用量关系为0.3g:0.4g:10ml。

(2)利用步骤(1)得到的溶液为反应前驱物，加入0.9g硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为180℃，处理时间为48小时，制得Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料；

实施例8

(1)首先用去离子水溶解醋酸锰(MnAc₂·2H₂O)和己二酸的混合物；其中MnAc₂·2H₂O：己二酸：去离子水的用量关系为0.4g:0.2g:10ml。

(2)利用步骤(1)得到的溶液为反应前驱物，加入0.5g硅藻土粉末，在密闭反应釜中热处理，温度为200℃，处理时间为48小时，制得Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料；

其中以20mg/L罗丹明B(RhB)水溶液为例，Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土材料(实施例1)、RhB水溶液以及双氧水的用量关系0.02g：60ml：2mL，Mn(II)(MnSiO3)修饰的硅藻土用作类芬顿试剂氧化移除RhB。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。