四氧化三錳的制備及吸附性能研究.pdf

1、(1)采用硫酸錳兩步法合成了低硫Mn3O4,實(shí)驗(yàn)研究了水解物的生成及洗滌條件對(duì)水解物及Mn3O4中硫酸根含量的影響。測(cè)定了不同加料方式、氨錳比、硫酸錳濃度、反應(yīng)溫度、氨水滴加速度條件下生成的水解物及其Mn3O4產(chǎn)品的硫酸根含量,并對(duì)水解物分別使用稀氨水硝酸銨溶液和水洗滌除硫,比較了勻漿及淋洗兩種洗滌方式下的硫酸根含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在硫酸錳濃度0.5mol/L、溫度60℃、氨水滴加時(shí)間20min、氨錳比3:1條件下,采用向硫酸錳溶液中滴

2、加稀氨水的方法硫酸根含量相對(duì)較低,Mn3O4產(chǎn)率可達(dá)86.1％。對(duì)水解物采用勻漿洗滌能明顯降低其硫酸根含量,效果優(yōu)于淋洗方法,使用2%稀氨水勻漿洗滌兩次所得Mn3O4的硫酸根含量可降低至0.09%。
　　(2)實(shí)驗(yàn)研究了Mn-鹵化銨-H2O體系中錳粉的水解反應(yīng),通過(guò)排水法定時(shí)定量測(cè)量錳粉水解反應(yīng)放出的氫氣,計(jì)算得到錳粉反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氟化銨、氯化銨、溴化銨、碘化銨都能催化金屬發(fā)生錳粉水解反應(yīng),隨著氯化銨、溴化銨、碘化銨濃

3、度增大轉(zhuǎn)化率升高,氟化銨和氯化銨體系隨溫度升高轉(zhuǎn)化率升高,在40℃、鹵化銨濃度0.3739mol/L時(shí),NH4I、NH4Br催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率相近,為91～92%,NH4Cl催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為78.81%,NH4F催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為22.86%,鹵化銨催化能力次序?yàn)镹H4I~NH4Br>NH4Cl>NH4F。
　　(3)用NH4Cl、(NH4)2SO4以及HCOONH4作為催化劑兩步法制備了四氧化三錳,研究了催化劑種類(lèi)、溫度、濃度對(duì)催化過(guò)

4、程和產(chǎn)品的影響,測(cè)定了催化劑的反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)的表觀活化能。結(jié)果表明:三種催化劑都能快速的催化錳粉水解,催化劑濃度較低時(shí)水解反應(yīng)對(duì)催化劑呈一級(jí)反應(yīng),催化劑濃度過(guò)高時(shí)則偏離一級(jí)反應(yīng),錳粉水解時(shí)的表觀活化能在20kJ/mol左右,說(shuō)明溫度對(duì)反應(yīng)影響較小,主要受擴(kuò)散過(guò)程控制,其它有機(jī)銨鹽對(duì)催化錳粉水解速率比較表明,乳酸銨、酒石酸銨的催化效率要比氯化銨要高,琥珀酸銨與氯化銨的催化效率大約相等,氨三乙酸銨、丙酸銨、正戊酸銨、對(duì)氨基苯磺酸、苯甲酸銨催

5、化效率都要比氯化銨低。
　　(4)采用硫酸錳水解-氧化兩步法制備了多孔性四氧化三錳,以X射線(xiàn)衍射、掃描電鏡和氮吸附比表面儀對(duì)其進(jìn)行了表征,研究了該多孔性Mn3O4在不同的溶液pH值、吸附時(shí)間、投加量和溫度下對(duì)水中Cd(Ⅱ)的吸附行為,并測(cè)定了吸附過(guò)程的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該法合成的四氧化三錳屬四方體心結(jié)構(gòu),一次晶粒尺寸為45.8nm,顆粒間存在大量的孔洞,BET法比表面積為40.27m2/g。在293K,pH5.5,

6、吸附12h時(shí)達(dá)到平衡,飽和吸附量為12.8mg/g。該吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,其反應(yīng)的吸附活化能為2.743kJ/mol,吸附等溫線(xiàn)較好地符合Langmuir等溫方程,吸附焓變和熵變均為正值,自由能變?yōu)樨?fù)值,說(shuō)明該吸附過(guò)程為自發(fā)的吸熱過(guò)程。
　　(5)實(shí)驗(yàn)研究了四氧化三錳對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附過(guò)程,考察了溶液pH、四氧化三錳投放量、溫度、時(shí)間等因素對(duì)吸附的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:最佳吸附pH=6.6時(shí)吸附率為95.3%。降低溫度