申請日2015.09.30

　　公開(公告)日2015.12.23

　　IPC分類號B01J20/22; C02F1/62; C02F1/28; B01J20/30

　　摘要

　　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銪離子的劍麻滑石粉復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性滑石粉復(fù)合到氨化劍麻的孔道中，具體工藝包括劍麻洗凈、氨化、滑石粉改性以及復(fù)合材料制備等。本發(fā)明制備的劍麻滑石粉復(fù)合材料具有以下優(yōu)點：(1)用乙烯基三乙氧基硅烷將滑石粉固定至劍麻中，既能發(fā)揮劍麻密度輕、比表面積大的特性，又能利用了滑石粉對稀土銪離子富集能力強的優(yōu)點;(2)與滑石粉體相比，復(fù)合材料避免了滑石粉結(jié)塊、銪離子富集力降低的問題，又能避免富集銪離子的滑石粉難以回收，引發(fā)二次污染的問題;(3)與劍麻相比，復(fù)合材料大幅度的提高了銪離子飽和富集量，又能避免水處理過程中劍麻有機碳的溢出污染。本發(fā)明制備的復(fù)合材料將銪離子的富集量提升至103.9mg/g，可用于尾礦含銪廢水處理，市場前景廣闊。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種富集尾礦廢水中銪離子的劍麻滑石粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：

　　1)清潔劍麻：將劍麻漂洗、烘干;

　　2)劍麻氨化：將清潔后的劍麻置于氨化溶液中，于60℃放置3小時，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：碳酸鈉濃度3~6g/L，碳酸氫銨濃度3~6g/L，1,3-丙二胺濃度3~6g/L，乙二胺濃度1~3g/L;

　　3)滑石粉改性：將滑石粉置于十二烷基苯磺酸/芐基三苯基溴化膦混合水溶液中，攪拌1小時，過濾，于100℃干燥3~12小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的滑石粉;其中滑石粉與十二烷基苯磺酸/芐基三苯基溴化膦混合溶液的料/液比為1/5~1/20g/mL;其中十二烷基苯磺酸/芐基三苯基溴化膦混合水溶液中十二烷基苯磺酸的質(zhì)量濃度為20~30%，芐基三苯基溴化膦的質(zhì)量濃度為0.1~0.3%;

　　4)復(fù)合材料制備：將乙烯基三乙氧基硅烷溶于四氫呋喃中，依次加入氨化劍麻及改性滑石粉，攪拌1~4小時，混合物置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小時，得劍麻滑石粉復(fù)合材料;其中各種物料的重量比為：氨化劍麻/改性滑石粉/乙烯基三乙氧基硅烷/四氫呋喃=2/1/2/5。

　　說明書

　　一種富集尾礦廢水中銪離子的劍麻滑石粉復(fù)合材料的制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　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銪離子的劍麻滑石粉復(fù)合材料的制備方法。

　　背景技術(shù)

　　離子交換法在20世紀(jì)50年代廣泛地應(yīng)用于稀土產(chǎn)品的分組，是當(dāng)時唯一能提純單一稀土產(chǎn)品的方法，在稀土的濕法冶金的歷史舞臺上占有非常重要的地位，但其直接用于回收浸出液中稀土的研究不多，而其突出的特點是有可能從低濃度稀土溶液中回收稀土，提高資源利用率。因此離子交換技術(shù)用于回收離子型稀土礦山尾液中的稀土具有非常重要而深遠(yuǎn)的意義。離子交換法是指用離子交換樹脂或者活性炭等，從稀土礦浸出液中吸附稀土離子，然后用解吸劑來解吸樹脂中已吸附的稀土離子，從而回收稀土的方法，離子交換法不僅能用于稀土混合物的回收，也可用于制備分組稀土氧化物。離子交換法用于分離稀土元素，其所用的樹脂有酚醛樹脂，聚苯乙烯樹脂等。分離稀土元素所用的淋洗劑有檸檬酸、乳酸、胺基三乙酸、EDTA(乙二胺四乙酸)、羥基乙基胺二酸、經(jīng)基乙酸、醋酸銨、磷酸鈉和硫酸銨等。人們用離子交換法對稀土礦浸出液進行了小型試驗與擴大試驗研究，采用連續(xù)逆流離子交換設(shè)備Φ14mm的有機玻璃塔，用001×7陽離子交換樹脂可以從稀土濃度較低的稀土浸出液中吸附稀土，得到較高的樹脂操作容量，樹脂吸附稀土的分配比大，干擾樹脂吸附稀土的陽離子少，吸附動力學(xué)性能好且吸附速度較快。

　　在稀土功能材料的發(fā)展中，尤其以稀土發(fā)光材料銪格外引人注目。稀土因其特殊的電子層結(jié)構(gòu)，而具有一般元素所無法比擬的光譜性質(zhì)，稀土發(fā)光幾乎覆蓋了整個固體發(fā)光的范疇，只要談到發(fā)光，幾乎離不開稀土。稀土元素的原子具有未充滿的受到外界屏蔽的4f5d電子組態(tài)，因此有豐富的電子能級和長壽命激發(fā)態(tài)，能級躍遷通道多達20余萬個，可以產(chǎn)生多種多樣的輻射吸收和發(fā)射，構(gòu)成廣泛的發(fā)光和激光材料。隨著稀土分離、提純技術(shù)的進步，以及相關(guān)技術(shù)的促進，稀土發(fā)光材料銪的研究和應(yīng)用得到顯著發(fā)展。發(fā)光是稀土化合物光、電、磁三大功能中最突出的功能，受到人們極大的關(guān)注。就世界和美國稀土應(yīng)用領(lǐng)域的消費分析結(jié)果來看，稀土發(fā)光材料銪的產(chǎn)值和價格均位于前列。中國的稀土應(yīng)用研究中，發(fā)光材料銪占主要地位。

　　本發(fā)明的創(chuàng)造性在于：(1)劍麻滑石粉復(fù)合材料是一種新型復(fù)合材料，作為稀土富集材料功能開發(fā)潛力巨大;(2)用乙烯基三乙氧基硅烷將改性滑石粉固定至氨化劍麻中，制備劍麻滑石粉復(fù)合材料的制備工藝未見文獻報道;(3)無論與滑石粉相比，還是劍麻吸附富集材料相比，復(fù)合材料的物理形態(tài)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、稀土富集量、再生循環(huán)利用等性能均具備突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　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銪離子的劍麻滑石粉復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性滑石粉復(fù)合到氨化劍麻的孔道中，具體工藝包括劍麻洗凈、氨化、滑石粉改性以及復(fù)合材料制備等。本發(fā)明制備的劍麻滑石粉復(fù)合材料具有以下優(yōu)點：(1)用乙烯基三乙氧基硅烷將滑石粉固定至劍麻中，既能發(fā)揮劍麻密度輕、比表面積大的特性，又能利用了滑石粉對稀土銪離子富集能力強的優(yōu)點;(2)與滑石粉體相比，復(fù)合材料避免了滑石粉團聚結(jié)塊、銪離子富集力降低的問題，又能避免富集銪離子的滑石粉難以回收，引發(fā)二次污染的問題;(3)與劍麻相比，復(fù)合材料大幅度的提高了銪離子飽和富集量，又能避免水處理過程中劍麻有機碳的溢出污染。復(fù)合材料將銪離子的富集量提升至103.9mg/g，即每克復(fù)合材料可富集103.9mg銪離子。本發(fā)明制備的銪離子富集材料可用于尾礦含銪廢水處理，市場前景廣闊。

　　本發(fā)明提出的劍麻滑石粉復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：

　　1)清潔劍麻：將劍麻漂洗、烘干;

　　2)劍麻氨化：將清潔后的劍麻置于氨化溶液中，于60℃放置3小時，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：碳酸鈉濃度3~6g/L，碳酸氫銨濃度3~6g/L，1,3-丙二胺濃度3~6g/L，乙二胺濃度1~3g/L;

　　3)滑石粉改性：將滑石粉置于十二烷基苯磺酸/芐基三苯基溴化膦混合水溶液中，攪拌1小時，過濾，于100℃干燥3~12小時，冷卻，用去離子水洗滌，干燥，得改性的滑石粉;其中滑石粉與十二烷基苯磺酸/芐基三苯基溴化膦混合溶液的料/液比為1/5~1/20g/mL;其中十二烷基苯磺酸/芐基三苯基溴化膦混合水溶液中十二烷基苯磺酸的質(zhì)量濃度為20~30%，芐基三苯基溴化膦的質(zhì)量濃度為0.1~0.3%;

　　4)復(fù)合材料制備：將乙烯基三乙氧基硅烷溶于四氫呋喃中，依次加入氨化劍麻及改性滑石粉，攪拌1~4小時，置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小時，得劍麻滑石粉復(fù)合材料;其中各種物料的重量比為：氨化劍麻/改性滑石粉/乙烯基三乙氧基硅烷/四氫呋喃=2/1/2/5。

　　將劍麻滑石粉復(fù)合材料置于含銪尾礦廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5~6，于25℃富集4小時，廢水中銪離子的濃度為50~500mg/L，富集完畢，過濾，檢測復(fù)合材料中富集的銪離子量。

　　將上述富集銪離子的復(fù)合材料置于濃度為0.2M的乙二胺四乙酸二鈉水溶液中1小時，過濾，洗凈，烘干，完成解富集工藝，得再生的劍麻滑石粉復(fù)合材料;再將上述再生復(fù)合材料置于含銪尾礦廢水中，進行銪離子富集。如此多個循環(huán)，直至復(fù)合材料的銪離子富集量小于初次富集量的85%。