一種富集尾礦廢水中鑭離子的磺化煤復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富集尾礦廢水中鑭離子的磺化煤復(fù)合材料的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]從離子型稀土礦浸出液中回收稀土的工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)。草酸沉淀法因其昂貴的藥劑成本及草酸有毒對(duì)環(huán)境造成污染，目前幾乎很少應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中；碳酸氫銨沉淀法，在目前稀土礦山應(yīng)用較為廣泛，但其與草酸沉淀法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，得建沉淀池，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，對(duì)低濃度的稀土浸出液回收成本高，因此低濃度的稀土浸出液沒(méi)有得到回收，且得到的氧化稀土仍需酸溶制成稀土溶液。沉淀-浮選法雖然設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，效率高，但存在浮選過(guò)程中會(huì)有稀土損失，或雜質(zhì)一起浮上來(lái)，捕收劑的選擇性不好和用量較大等問(wèn)題。溶劑萃取法雖然可直接生產(chǎn)可溶性的稀土鹽或稀土溶液，省去了氧化稀土酸溶等的工序，但對(duì)于濃度低雜質(zhì)含量高的稀土浸出液，萃取過(guò)程中有機(jī)相會(huì)夾帶大量的雜質(zhì)，得到的產(chǎn)品雜質(zhì)含量高純度很低，且體系的PH值對(duì)萃取過(guò)程影響較大。液膜法對(duì)低濃度的稀土浸出液的富集效果好且回收率高，但浸出液中的雜質(zhì)離子容易進(jìn)入膜內(nèi)相，而且膜內(nèi)相的酸度非常高，破乳后得到的稀土產(chǎn)品無(wú)法直接作為后續(xù)萃取分離廠的原料等問(wèn)題。
[0004]磺化煤是煤與發(fā)煙硫酸或濃硫酸作用所得的磺化產(chǎn)物。黑色不規(guī)則細(xì)粒。具多孔結(jié)構(gòu)，有吸水能力，吸水后體積膨脹，膨脹系數(shù)為110?115。一種陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(陽(yáng)離子交換劑)，大體分為氫型磺化煤和鈉型磺化煤兩類(lèi)。用于鍋爐用水，硬水的軟化、廢水中貴金屬的回收和污水處理等。用于鍋爐軟化水質(zhì)，以除去鈣、鎂離子。紡織工業(yè)用于制造軟水、水洗和印染織物，能使織物柔軟、印染的織物色彩鮮艷，還能使漂白織物美觀。造紙工業(yè)用于去除水中金屬陽(yáng)離子，以使紙張顏色正常?？捎糜谖諒U水中的貴金屬及有機(jī)酸和制備低分子量硅酸溶液。還可作海水淡化劑，有機(jī)反應(yīng)的催化劑，如催化烯酮反應(yīng)、烷基化或脫烷基反應(yīng)等。碳質(zhì)離子交換劑由于具有不耐熱、機(jī)械強(qiáng)度低、交換容量小和再生劑耗費(fèi)大等缺點(diǎn)，已逐漸被有機(jī)合成離子交換樹(shù)脂代替。
[0005]本發(fā)明的創(chuàng)造性在于:(I)磺化煤復(fù)合材料是一種新型復(fù)合材料，作為環(huán)保材料功能開(kāi)發(fā)潛力巨大；(2)用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷將改性磺化煤固定至氨化葵花秸桿中，制備磺化煤復(fù)合材料的制備工藝未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道；(3)無(wú)論與磺化煤相比，還是葵花秸桿金屬富集材料相比，復(fù)合材料的物理形態(tài)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、金屬富集量、再生循環(huán)利用等性能均具備突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種富集尾礦廢水中鑭離子的磺化煤復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性磺化煤復(fù)合到氨化葵花秸桿的孔道中，具體工藝包括葵花秸桿洗凈、氨化、磺化煤改性以及復(fù)合材料制備等。本發(fā)明制備的磺化煤復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷將磺化煤固定至葵花秸桿中，既能發(fā)揮葵花秸桿密度輕、比表面積大的特性，又能利用了磺化煤對(duì)重金屬鑭離子富集能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；(2)與磺化煤體相比，復(fù)合材料避免了磺化煤體團(tuán)聚結(jié)塊、鑭離子富集力降低的問(wèn)題，又能避免富集鑭離子的磺化煤難以回收，引發(fā)二次污染的問(wèn)題；(3)與葵花秸桿相比，復(fù)合材料大幅度的提高了鑭離子飽和富集量，又能避免水處理過(guò)程中葵花秸桿有機(jī)碳的溢出污染。復(fù)合材料將鑭離子的富集量提升至91.9mg/g，即每克復(fù)合材料可富集91.9mg鑭離子。本發(fā)明制備的鑭離子富集材料可用于尾礦含鑭廢水處理，市場(chǎng)前景廣闊。
[0008]本發(fā)明提出的磺化煤復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:
1)清潔葵花秸桿:將葵花秸桿漂洗、烘干；
2)葵花秸桿氨化:將清潔后的葵花秸桿置于氨化溶液中，于60°C放置3小時(shí)，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為:水合肼濃度3?6g/L，硝酸鈣濃度3~6g/L，I，3-丙二胺濃度3~6g/L，乙二胺濃度I?3g/L;
3)磺化煤改性:將磺化煤置于十二烷基磺酸鈉/十二烷基三甲基氯化銨混合水溶液中，攪拌I小時(shí)，過(guò)濾，于100°C干燥3~12小時(shí)，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的磺化煤;其中磺化煤與十二烷基磺酸鈉/十二烷基三甲基氯化銨混合溶液的料/液比為1/5?1/20 g/mL;其中十二烷基磺酸鈉/十二烷基三甲基氯化銨混合水溶液中十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為20~30%，十二烷基三甲基氯化銨的質(zhì)量濃度為0.1?0.3%;
4)復(fù)合材料制備:將γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于四氫呋喃中，依次加入氨化葵花秸桿及改性磺化煤，攪拌I?4小時(shí)，置于干燥箱中，于40?60°C干燥12小時(shí)，得磺化煤復(fù)合材料;其中各種物料的重量比為:氨化葵花秸桿/改性磺化煤/ γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷/四氫呋喃=2/1/2/5。
[0009]將磺化煤復(fù)合材料置于含鑭尾礦廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5?6，于25°C富集4小時(shí)，廢水中鑭離子的濃度為50?500mg/L，富集完畢，過(guò)濾，檢測(cè)復(fù)合材料中富集的鑭離子量。
[0010]將上述富集鑭離子的復(fù)合材料置于濃度為0.2M的乙二胺四乙酸二鈉水溶液中I小時(shí)，過(guò)濾，洗凈，烘干，完成解富集工藝，得再生的磺化煤復(fù)合材料;再將上述再生復(fù)合材料置于含鑭尾礦廢水中，進(jìn)行鑭離子富集。如此多個(gè)循環(huán)，直至復(fù)合材料的鑭離子富集量小于初次富集量的85%。
[0011]
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明實(shí)施例1
將葵花秸桿收割，用自來(lái)水洗凈，烘干。
[0013]將水合肼、硝酸鈣、I，3_丙二胺、乙二胺溶于去離子水中，水合肼濃度為3g/L，硝酸鈣濃度為3g/L，I，3-丙二胺濃度為6g/L，乙二胺濃度為lg/L，得氨化溶液。
[0014]將50g洗凈的葵花秸桿置于500mL氨化溶液中，于60°C放置3小時(shí)，漂洗、烘干，得氨化的葵花秸桿。
[0015]將十二烷基磺酸鈉、十二烷基三甲基氯化銨溶于去離子水中，十二烷基磺酸鈉的質(zhì)量濃度為20%，十二烷基三甲基氯化銨的質(zhì)量濃度為0.3%，得十二烷基磺酸鈉/十二烷基三甲基氯化銨混合水溶液。
[0016]將10g磺化煤置于500mL十二烷基磺酸鈉/十二烷基三甲基氯化銨混合水溶液中，攪拌I小時(shí)，過(guò)濾，于100°c干燥3小時(shí)，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的磺化煤。
[0017]將20gy-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶于50g四氫呋喃中，依次加入20g氨化葵花秸桿及1g改性磺化煤，攪拌I小時(shí)，置于干燥箱中，于60°C干燥12小時(shí)，得磺化煤復(fù)合材料。
[0018]將10g磺化煤復(fù)合材料置于100L含鑭尾礦廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5?6，于25°C富集4小時(shí)，廢水中鑭離子的濃度為50mg/L，富集完畢，過(guò)濾，檢測(cè)復(fù)合材料富集的鑭離子量為46.lmg/g0
[0019]將上述富集鑭離子的復(fù)合材料置于濃度為0.2M的乙二胺四乙酸二鈉水溶液中I小時(shí)，過(guò)濾，洗凈，烘干，完成解富集工藝，得再生的磺化煤復(fù)合材料;再將上述再生復(fù)合材料置于含鑭尾礦廢水中，進(jìn)行鑭離子富集。如此6個(gè)循環(huán)，復(fù)合材料的鑭離子富集量小于初次富集量的85%。
[0020]
實(shí)施例2
將葵花秸桿收割，用自來(lái)水洗凈，烘干。
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