專利名稱：一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及去除水體中鎘的方法，特別是一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法。
背景技術(shù)：
MnO2 (二氧化錳)是一種兩性過渡金屬氧化物，是鐵錳礦的主要成分。它是一種常溫下非常穩(wěn)定的黑色或棕色粉末狀固體。二氧化錳做為一種重要的無機(jī)功能材料，在催化和電極材料等領(lǐng)域中已得到廣泛的應(yīng)用，并且在環(huán)境領(lǐng)域也有優(yōu)良的應(yīng)用前景，尤其是有特殊性質(zhì)的納米Μη02。目前，利用二氧化錳吸附水中的砷、鎘、鉛的研究已經(jīng)進(jìn)行。但是，常規(guī)二氧化錳呈聚集狀態(tài)，其對重金屬的吸附能力較差，本技術(shù)利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花，即在棉花上生成分散的納米二氧化錳，提高二氧化錳的吸附能力。在另一方面，二氧化錳固定在棉花上，有利于納米材料的回收。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法，其具有除鎘效果好，成本低廉，來源豐富，簡單可行的特點(diǎn)，因而具有良好應(yīng)用價值。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法，其包括下列步驟(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 00^2. OOg高猛酸鉀(ΚΜη04)、5. 36飛.54g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)12 24h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過程按10(T250mL，50 100 ppm的含鎘廢水中加入O. 50-1. O g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135-145rpm振蕩7_24小時。眾所周知，脫脂棉，即棉花的主要成分是纖維素，高錳酸鉀有強(qiáng)氧化性。高錳酸鉀氧化作用使棉纖維變成醋酸纖維酯，而高錳酸鉀自身被還原為二氧化錳，即經(jīng)過制備改性棉花步驟后得到的改性棉花為二氧化錳修飾的醋酸纖維酯，其結(jié)構(gòu)為二維層狀結(jié)構(gòu)，其中硝酸鈣中的鈣離子嵌入二維層狀結(jié)構(gòu)的層間，控制了二維層狀結(jié)構(gòu)的層距。層間間距的大小決定了進(jìn)入層間的原子的直徑大小，鈣離子的直徑與鎘離子的直徑接近，因此有助于改性棉花對鎘離子的吸附。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)點(diǎn)為I、本發(fā)明采用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘，由于經(jīng)高錳酸鉀、硝酸鈣改性后的棉花具有較好的鎘吸附力，其除鎘效果大大增強(qiáng)，鎘吸附量達(dá)到了原來未改性棉花的20倍。2、本發(fā)明方法簡單可行，具有良好應(yīng)用價值。


圖I為經(jīng)高錳酸鉀及硝酸鈣改性后的棉花電鏡掃描圖。從圖中可以看到二氧化錳納米晶粒(圖中正八邊形晶體)在纖維酯上分布較為均勻，晶體粒徑從IOOnm到200nm不等。但是在個別區(qū)域存在大顆粒晶體，粒徑大約為3 μ m。其原因可能是在振蕩合成樣品過程中，振蕩為顆粒間凝聚作用提供了動力，加強(qiáng)了晶粒間的分子力，從而使得細(xì)微的晶粒凝聚成大的顆粒。圖2為改性棉花吸附鎘的吸附容量圖，其中橫坐標(biāo)為鎘離子的初始濃度，縱坐標(biāo)為吸附容量。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 03g高猛酸鉀(KMn04)、5. 36g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)12h后，烘干，即得到改性棉花。 (2)除鎘過程按100mL，50ppm的含鎘廢水中加入O. 50g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩24小時。實(shí)施例2:(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 03g高猛酸鉀(KMn04)、5. 48g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)12h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過程按200mL，100 ppm的含鎘廢水中加入O. 6 g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩15小時。實(shí)施例3:(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 04g高猛酸鉀(KMn04)、5. 36g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)20h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過程按200mL，IOOppm的含鎘廢水中加入I. Og改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩10小時。實(shí)施例4 (I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 04g高猛酸鉀(KMn04)、5. 54g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)20h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過程按250mL，50 ppm的含鎘廢水中加入O. 5g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩7小時。實(shí)施例5 (I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 04g高猛酸鉀(KMn04)、5. 36g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)20h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過程按250mL, 100 ppm的含鎘廢水中加入I. Og改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩20小時。
實(shí)施例6 (I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I. 54g高猛酸鉀(KMn04)、5. 44g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)18h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過程按180mL, 100 ppm的含鎘廢水中加入O. 7g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率140rpm振蕩16小時。實(shí)施例7:(I)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入2. OOg高猛酸鉀(KMn04)、5. 54g硝 酸鈣(Ca(NO3)2)、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)20h后，烘干，即得到改性棉花。(2)除鎘過程按250mL, 100 ppm的含鎘廢水中加入I. Og改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135rpm振蕩20小時。吸附實(shí)驗(yàn)分別稱取實(shí)施例1-7中得到的改性棉花8份，每份質(zhì)量為O. Ig,分別加Λ250ml濃度分別為2、6、10、20、30、40、50、100ppm的含鎘廢水中，振蕩24h后過濾，測定上清液中鎘的含量，得到結(jié)果如圖2所示，由圖2可知，隨著鎘濃度的增加，改性棉花對鎘的吸附容量也增加。相同的條件下，未經(jīng)改性的棉花對水中鎘的去除效率只有4. 02%。這就表明改性棉花對鎘的吸附能力增加了 20倍左右。
權(quán)利要求
1. 一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法，其特征在于包括下列步驟 (1)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入I.0(T2. OOg高錳酸鉀、5. 36 5. 54g硝酸鈣、5g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度 振蕩反應(yīng)12 24h后，烘干，即得到改性棉花； (2)除鎘過程按10(T250mL,5(Tl00 ppm的含鎘廢水中加入0. 50-1. 0 g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135-145rpm振蕩7_24小時。
全文摘要
一種利用高錳酸鉀、硝酸鈣改性棉花去除水體中鎘的方法，其包括(1)制備改性棉花按每500mL去離子水中加入1.00~2.00g高錳酸鉀(KMnO4)、5.36~5.54g硝酸鈣(Ca(NO3)2)、5.0g脫脂棉的標(biāo)準(zhǔn)將高錳酸鉀、硝酸鈣、脫脂棉于去離子水中攪拌均勻，恒溫25攝氏度振蕩反應(yīng)12~24h后，烘干，即得到改性棉花；(2)除鎘過程按100~250mL，50~100 ppm的含鎘廢水中加入0.50-1.0 g改性棉花的標(biāo)準(zhǔn)向含鎘廢水中添加改性棉花，并在常溫下使含鎘廢水以頻率135-145rpm振蕩7-24小時。本發(fā)明方法簡單可行，且改性棉花對鎘的吸附能力急劇增加，具有良好的應(yīng)用價值。
文檔編號B01J20/30GK102963954SQ20121052784
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者彭亮, 楊嬌, 顧繼東, 曾清如, 邵繼海, 劉佶斌 申請人:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)