高純水鈉錳礦型錳氧化物的制備及其氧化降解羅丹明B的應(yīng)用研究.pdf

1、錳氧化物以其儲量豐富、價格低廉以及環(huán)境友好而被廣泛研究并應(yīng)用。尤其是水鈉錳礦型錳氧化物，由于其層狀結(jié)構(gòu)而使其具有獨特的物理化學(xué)性質(zhì)。水鈉錳礦具有較大比表面積、較低的零點電荷以及較高陽離子交換量等特點，也被認(rèn)為是氧化能力最強的錳氧化物。
　　難降解染料的大量使用已嚴(yán)重影響到人類自身的生存與發(fā)展，傳統(tǒng)的處理技術(shù)比如物理吸附無法從根本上消除染料，一些高級氧化法如光催化氧化降解受到催化劑材料以及光源的影響較大。基于以上，我們希望制備高純的

2、水鈉錳礦應(yīng)用到染料廢水的降解中，以期解決上述實際問題，為此，我們做了以下工作:
　　第一部分工作:我們選用簡易的空氣氧化法在堿性條件下，以MnSO4為錳源，NaOH為堿源，以EDTA-2Na為絡(luò)合劑制備高純水鈉錳礦。探究了對產(chǎn)物種類及微觀形貌的影響因素，并確定了制備高純水鈉錳礦的最佳條件:選擇EDTA-2Na為絡(luò)合劑;EDTA-2Na的量與錳源的化學(xué)計量比為1∶1;氫氧化鈉的濃度為0.6 mol/L;氫氧化鈉的滴加速度為3 mL/

3、min。在最佳實驗條件下，制備了由二維納米片構(gòu)成的三維微米花型高純水鈉錳礦，并推測了水鈉錳礦可能的形成機理。這里我們首次通過絡(luò)合劑EDTA-2Na的引入，利用空氣氧化法制備了高純水鈉錳礦。
　　第二部分工作:利用第一部分工作最佳條件下制備的水鈉錳礦進行染料羅丹明B（RhB）的降解實驗。實驗結(jié)果表明，影響水鈉錳礦對RhB的降解效率的最重要因素為水鈉錳礦的用量、RhB溶液的濃度以及降解體系的pH。在不添加任何氧化劑如過氧化氫、過硫酸鹽

4、，也不借助任何輔助手段如超聲、微波的條件下，僅在酸性(pH=1)條件下10 mg水鈉錳礦能在10 min內(nèi)實現(xiàn)對50 mL10 mg/L的RhB的完全降解，其回收重復(fù)降解實驗進行到第4次時仍具有很高的降解效率，均在95％以上。同時我們也對降解機理進行了探究，我們得出結(jié)論，酸性條件下水鈉錳礦對RhB的降解為氧化還原降解機理。
　　第三部分工作:在前兩章中我們著重介紹鈉型水鈉錳礦的制備及其在降解有機染料方面的應(yīng)用。而摻雜其他堿金屬離子

5、的水鈉錳礦如鋰型水鈉錳礦和鉀型水鈉錳礦的降解性能如何，以及產(chǎn)生降解性能的差別的原因也是我們所關(guān)心的。我們制備了摻雜不同堿金屬離子的水鈉錳礦:Li-Bir、Na-Bir和K-Bir。通過系統(tǒng)的表征建立了與其降解性能的關(guān)系，并得出結(jié)論，堿金屬離子的大小是影響其降解效率的主要因素:堿金屬離子的大小影響水鈉錳礦層間距，對其晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，晶格缺陷的大小進而進一步影響其降解效率。其次是產(chǎn)物比表面積的大小，也對產(chǎn)物的降解性能具有一定影響。