近年来,随着传统资源的日益枯竭,新能源电池产业得到迅猛发展。高纯硫酸锰作为三元电池材料的重要原料,其纯度将直接影响电池产品的质量,实现对硫酸锰溶液的净化除杂具有较为深远的意义。而锰氧化物具有较大的比表面积,良好的孔隙结构,有较好的吸附潜能,但锰氧化物种类较多,晶型复杂,许多锰氧化物的结构及性质仍需进一步研究。本论文拟开展硫酸锰溶液中臭氧原位氧化制备锰氧化物及其在硫酸锰溶液中的吸附性能研究,探索出一种简单、经济的锰氧化物可控制备方法和硫酸锰溶液净化方法。在弱碱性条件下,研究四种氧化剂对产物的物相组成、微观形貌、元素含量、物理吸附、羟基基团等性能的影响,结果表明:高锰酸钾制得产物结晶度较差,将引入杂质钾;次氯酸钠制备过程将产生Cl2,会引入杂质钠;氧气氧化性较弱,产物主要成分为Mn3O4,吸附能力较弱;臭氧不引入新杂质,产物氧化程度较高,表面存在大量羟基结构,可发生化学吸附,微观形貌显示其为均匀球形颗粒团聚而成,直径仅为50nm,孔隙较为丰富,比表面积最大为60.37 m2/g,N2吸附量最高,优于次氯酸钠、高锰酸钾、氧气制备的产物。本文考察了制备过程中反应时间、pH值、温度、Mn2+浓度、臭氧流量等对锰氧化物形态结构及物化性质的影响,结果表明,制备的锰氧化物结构及性能受溶液pH和反应温度影响较大,在溶液为弱碱性环境时,臭氧的氧化能力有限,难以将Mn2+氧化成Mn O2,只能生成Mn3O4,随着溶液酸性的增强,臭氧在反应条件下氧化电势变高,可以将Mn2+直接氧化为Mn O2;反应温度为10℃时,锰氧化物比表面积为158.03m~2/g,当反应温度升高至85℃时,锰氧化物比表面积为41.24 m~2/g,比表面积差异较为明显,较低的反应温度有利于得到产品性能优异的产品。锰氧化物制备的较优工艺条件为:反应时间为2.5h,pH=4,反应温度为10℃,Mn2+浓度为15g/L,臭氧流量为600L/h。此时,新生锰氧化物的成分为Mn O2（γ和ε型）,比表面积最大为183.89m~2/g,吸附曲线达到最大值,颗粒直径约为20nm,长度约为55nm,孔隙较为丰富,比表面积较大,颗粒小且分布均匀,表面粗糙且疏松,有较好的吸附潜能;易于质子化和去质子化,有利于羟基活性基团的生成,能为溶液中重金属离子提供更多的结合点位和更好的吸附条件。以上述最佳条件制备的锰氧化物为吸附剂对硫酸锰溶液进行吸附研究,考察了新生锰氧化物用量、溶液pH值、吸附时间等条件对钴、镍离子去除效果的影响,结果表明,溶液pH对硫酸锰溶液中钴、镍离子的去除影响较大,弱酸性环境有利于锰氧化物对钴、镍离子的吸附,钴、镍离子的吸附过程更符合准二级动力学方程模型,吸附速率由膜扩散和颗粒内扩散共同控制。硫酸锰溶液中钴、镍离子去除最佳的吸附条件:锰氧化物用量为1.00g,溶液pH为6,吸附时间为30min,此时,Co2+、Ni2+的残余量分别为0.433mg/L、1.063mg/L,去除率分别为96.45%、96.49%,达到了电池级硫酸锰HG/T 4823-2015标准对应溶液的工艺质量要求,效果较为理想。