申請日2015.09.30

　　公開(公告)日2016.04.13

　　IPC分類號B01J20/24; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/62

　　摘要

　　本發(fā)明屬于水處理材料領(lǐng)域，涉及一種富集尾礦廢水中釕離子的氧化鋁復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性氧化鋁復(fù)合到氨化玉米秸稈的孔道中，具體工藝包括玉米秸稈洗凈、氨化、氧化鋁改性以及復(fù)合材料制備等。與玉米秸稈相比，復(fù)合材料大幅度的提高了釕離子飽和富集量，又能避免水處理過程中玉米秸稈有機碳的溢出污染。本發(fā)明制備的復(fù)合材料將釕離子的富集量提升至144.1mg/g，可用于尾礦含釕廢水處理，市場前景廣闊。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種富集尾礦廢水中釕離子的氧化鋁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：

　　1)清潔玉米秸稈：將玉米秸稈漂洗、烘干;

　　2)玉米秸稈氨化：將清潔后的玉米秸稈置于氨化溶液中，于60℃放置240分鐘，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：醋酸銨濃度3~6g/L，氨水濃度3~6g/L，1,3-丙二胺濃度3~6g/L，乙二胺濃度1~3g/L;

　　3)氧化鋁改性：將氧化鋁置于丙烯酸/三甲基十六烷基溴化銨混合水溶液中，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，得改性的氧化鋁;其中氧化鋁與丙烯酸/三甲基十六烷基溴化銨混合溶液的料/液比為1/5~1/20g/mL;其中丙烯酸/三甲基十六烷基溴化銨混合水溶液中丙烯酸的質(zhì)量濃度為20~30%，三甲基十六烷基溴化銨的質(zhì)量濃度為0.1~0.3%;

　　4)復(fù)合材料制備：將3-氨丙基三甲氧基硅烷溶于甲醇中，依次加入氨化玉米秸稈及改性氧化鋁，攪拌1~4小時，混合物置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小時，得氧化鋁復(fù)合材料;其中各種物料的重量比為：氨化玉米秸稈/改性氧化鋁/3-氨丙基三甲氧基硅烷/甲醇=2/1/2/5。

　　說明書

　　一種富集尾礦廢水中釕離子的氧化鋁復(fù)合材料的制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于水處理材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種富集尾礦廢水中釕離子的氧化鋁復(fù)合材料的制備方法。

　　背景技術(shù)

　　我國正處在工業(yè)化、城市化加速發(fā)展階段，礦產(chǎn)資源消耗量大，對外依存度較高。但全球礦產(chǎn)品價格持續(xù)上漲，增加了礦產(chǎn)品需求企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時又加大了資源安全壓力。在全球礦產(chǎn)資源供應(yīng)緊張的局勢下，全球發(fā)達國家發(fā)現(xiàn)，礦產(chǎn)資源加工利用后剩下的殘渣、尾礦中，蘊含著二次利用的商機。而我國是礦業(yè)大國，開發(fā)利用好長期累積的大量尾礦，既可“變廢為寶”，又可有效緩解資源和環(huán)境壓力。尾礦是采礦企業(yè)在一定技術(shù)經(jīng)濟條件下排出的“廢棄物”，但同時又是潛在的二次資源，當技術(shù)、經(jīng)濟條件允許時，可再次進行有效開發(fā)。據(jù)統(tǒng)計，2000年以前，我國礦山產(chǎn)出的尾礦總量為50.26億噸，其中，鐵礦尾礦量為26.14億噸，主要有色金屬的尾礦量為21.09億噸，黃金尾礦量為2.72億噸，其他0.31億噸。2000年我國礦山年排放尾礦達到6億噸，按此推算，現(xiàn)有尾礦的總量80億噸左右。顯然，尾礦只是放錯了地方的資源。據(jù)中國礦業(yè)聯(lián)合會尾礦綜合治理辦公室估計，我國尾礦潛在價值約1300億元，其開發(fā)利用所帶來的將是一本萬利的經(jīng)濟效益，具有極大的誘惑力。

　　吸附劑活性氧化鋁水處理所涉及的吸附過程和作用原理較為復(fù)雜，因此影響因素也較多。主要與吸附劑活性氧化鋁的性質(zhì)、水中污染物的性質(zhì)、吸附劑活性氧化鋁處理的過程原理以及選擇的運轉(zhuǎn)參數(shù)與操作條件等有關(guān)。由于吸附現(xiàn)象發(fā)生在吸附劑表面上，所以吸附劑的比表面積是影響吸附的重要因素之一，比表面積越大，吸附性能越好。因為吸附過程可看成三個階段，內(nèi)擴散對吸附速度影響較大，所以吸附劑活性氧化鋁的微孔分布是影響吸附的另一重要因素。此外吸附劑活性氧化鋁的表面化學性質(zhì)、極性及所帶電荷，也影響吸附的效果。用于水處理的吸附劑活性氧化鋁應(yīng)有三項要求：吸附容量大、吸附速度快、機械強度好。吸附劑活性氧化鋁的吸附容量附其他外界條件外，主要與吸附劑活性氧化鋁比表面積有關(guān)，比表面積大，微孔數(shù)量多，可吸附在細孔壁上的吸附質(zhì)就多。吸附速度主要與粒度及細孔分布有關(guān)，水處理用的吸附劑活性氧化鋁，要求過渡孔(半徑20~1000A)較為發(fā)達，有利于吸附質(zhì)向微細孔中擴散。吸附劑活性氧化鋁的粒度越小吸附速度越快，但水頭損失要增大，一般在8~30目范圍較宜，吸附劑活性氧化鋁的機械耐磨強度，直接影響吸附劑活性氧化鋁的使用壽命。

　　本發(fā)明的創(chuàng)造性在于：(1)氧化鋁復(fù)合材料是一種新型水處理材料，作為環(huán)保材料功能開發(fā)潛力巨大;(2)用3-氨丙基三甲氧基硅烷將改性氧化鋁固定至氨化玉米秸稈中，制備氧化鋁復(fù)合材料的制備工藝未見文獻報道;(3)無論與氧化鋁相比，還是玉米秸稈金屬富集材料相比，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質(zhì)性特點和顯著的進步。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明屬于水處理材料領(lǐng)域，涉及一種富集尾礦廢水中釕離子的氧化鋁復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明提出的制備方法是將改性氧化鋁復(fù)合到氨化玉米秸稈的孔道中，具體工藝包括玉米秸稈洗凈、氨化、氧化鋁改性以及復(fù)合材料制備等。本發(fā)明制備的氧化鋁復(fù)合材料具有以下優(yōu)點：(1)用3-氨丙基三甲氧基硅烷將氧化鋁固定至玉米秸稈中，既能發(fā)揮玉米秸稈密度輕、比表面積大的特性，又能利用了氧化鋁對金屬釕離子富集能力強的優(yōu)點;(2)與氧化鋁體相比，復(fù)合材料避免了氧化鋁體團聚結(jié)塊、釕離子富集力降低的問題，又能避免富集釕離子的氧化鋁難以回收，引發(fā)二次污染的問題;(3)與玉米秸稈相比，復(fù)合材料大幅度的提高了釕離子飽和富集量，又能避免水處理過程中玉米秸稈有機碳的溢出污染。復(fù)合材料將釕離子的富集量提升至144.1mg/g，即每克復(fù)合材料可富集144.1mg釕離子。本發(fā)明制備的釕離子富集材料可用于尾礦含釕廢水處理，市場前景廣闊。

　　本發(fā)明提出的氧化鋁復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：

　　1)清潔玉米秸稈：將玉米秸稈漂洗、烘干;

　　2)玉米秸稈氨化：將清潔后的玉米秸稈置于氨化溶液中，于60℃放置240分鐘，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：醋酸銨濃度3~6g/L，氨水濃度3~6g/L，1,3-丙二胺濃度3~6g/L，乙二胺濃度1~3g/L;

　　3)氧化鋁改性：將氧化鋁置于丙烯酸/三甲基十六烷基溴化銨混合水溶液中，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，得改性的氧化鋁;其中氧化鋁與丙烯酸/三甲基十六烷基溴化銨混合溶液的料/液比為1/5~1/20g/mL;其中丙烯酸/三甲基十六烷基溴化銨混合水溶液中丙烯酸的質(zhì)量濃度為20~30%，三甲基十六烷基溴化銨的質(zhì)量濃度為0.1~0.3%;

　　4)復(fù)合材料制備：將3-氨丙基三甲氧基硅烷溶于甲醇中，依次加入氨化玉米秸稈及改性氧化鋁，攪拌1~4小時，置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小時，得氧化鋁復(fù)合材料;其中各種物料的重量比為：氨化玉米秸稈/改性氧化鋁/3-氨丙基三甲氧基硅烷/甲醇=2/1/2/5。

　　將氧化鋁復(fù)合材料置于含釕尾礦廢水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為5~6，于25℃富集4小時，廢水中釕離子的濃度為50~500mg/L，富集完畢，過濾，檢測水處理材料中富集的釕離子量。

　　將上述富集釕離子的復(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，得再生的氧化鋁復(fù)合材料;再將上述再生復(fù)合材料置于含釕尾礦廢水中，進行釕離子富集。如此多個循環(huán)，直至復(fù)合材料的釕離子富集量小于初次富集量的85%。