脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域的一種吸附技術(shù)，具體為脲醛樹(shù)脂(UF樹(shù)脂)作為吸附劑去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是世界上最大的稀土生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，現(xiàn)在已經(jīng)成為世界上唯一能夠大量供應(yīng)不同品級(jí)、品種稀土產(chǎn)品的國(guó)家。我國(guó)的稀土資源主要集中在內(nèi)蒙古、四川、江西、湖南、廣東、廣西和福建等地區(qū)。稀土作為我國(guó)重要的礦產(chǎn)資源，具有重要的發(fā)展前景和戰(zhàn)略地位，稀土元素現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于石油化工、原子能、激光、火箭技術(shù)、玻璃陶瓷、彩色電視、冶金、機(jī)械、鋼鐵、無(wú)線電電子工業(yè)、發(fā)光材料、儲(chǔ)氫材料、農(nóng)業(yè)及醫(yī)療衛(wèi)生等現(xiàn)代功能材料中。
[0003]正是因?yàn)橄⊥劣腥绱舜蟮膬r(jià)值，所以國(guó)內(nèi)興起了許多稀土冶煉生產(chǎn)的企業(yè)。稀土冶煉廢水是稀土冶煉生產(chǎn)過(guò)程中不可避免的產(chǎn)物，廢水中含有一定量的天然放射性核素釷離子，導(dǎo)致稀土冶煉廢水的放射性活度較高。目前稀土冶煉廢水的常規(guī)處理方法是中和法，即在廢水處理工藝中直接用石灰中和處理，進(jìn)而產(chǎn)生了大量的中和渣，廢水中含有的天然放射性核素釷離子在中和渣中進(jìn)一步富集，導(dǎo)致中和渣的放射性活度升高。
[0004]目前我國(guó)稀土冶煉企業(yè)規(guī)模大小不均、污染較重、環(huán)境管理不規(guī)范，部分企業(yè)為了眼前利益，將產(chǎn)生的含有釷離子的稀土冶煉廢水隨意排放，對(duì)周圍的水體造成了不同程度的放射性污染。對(duì)于產(chǎn)生的含有天然放射性核素釷離子的中和渣渣，部分企業(yè)也是將其亂堆亂放，導(dǎo)致環(huán)境放射性污染越來(lái)越嚴(yán)重。
[0005]為了降低稀土冶煉廢水中的釷離子濃度，降低環(huán)境的承受壓力，同時(shí)也為了降低中和渣的體積和放射性活度，尋求一種原材料便宜易得，制備方法簡(jiǎn)單的吸附材料，降低稀土冶煉廢水中的釷離子濃度是亟待解決的問(wèn)題。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明提供了一種脲醛樹(shù)脂(UF樹(shù)脂)去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，本發(fā)明能夠有效地吸附稀土冶煉廢水中釷離子，降低稀土冶煉廢水帶來(lái)的放射性危害。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:
一種脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，所述脲醛樹(shù)脂的制備方法如下:將尿素分批加入甲醛溶液，在堿性條件下發(fā)生加成反應(yīng)，反應(yīng)溫度為90°C，生成羥甲基脲；然后羥甲基脲在酸性條件下發(fā)生縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度80°C，生成UF樹(shù)脂；最后將反應(yīng)體系的PH調(diào)為堿性，溫度降為60°C，保溫30min，冷卻出料得到脲醛樹(shù)脂；
去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法如下:
將脲醛樹(shù)脂加入到含釷離子的廢水中，進(jìn)行吸附，并檢測(cè)其吸附量。
[0008]其中，所述甲醛和尿素的摩爾比為0.8:1。
[0009]所述堿性條件下指向混合液中加入Na2C03、NaOH, Ca(OH)2, NaHCO3溶液中的一種；酸性條件下指向混合液中加入稀硫酸、醋酸、稀硝酸、稀鹽酸溶液中的一種。
[0010]所述最后將反應(yīng)體系的pH調(diào)節(jié)為1.(Γ7.0。
[0011 ] 所述加入脲醛樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?20%。
[0012]吸附過(guò)程為恒溫振蕩，吸附時(shí)間為6h。
[0013]吸附過(guò)程為強(qiáng)力剪切乳化過(guò)程，強(qiáng)力剪切乳化機(jī)的轉(zhuǎn)速為15(T80000 r/min，吸附時(shí)間為5?30min。
[0014]本發(fā)明處理的稀土冶煉廢水中釷離子的初始濃度范圍為0.Γ200 mg/L,吸附劑的用量根據(jù)釷離子的初始濃度不同而適量選擇。UF樹(shù)脂吸附劑可在中性至堿性條件下大量吸附廢水中的釷離子。吸附溫度對(duì)吸附效果有一定的影響，可以根據(jù)具體條件作適當(dāng)調(diào)整。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為:(I)脲醛樹(shù)脂原材料便宜易得，合成工藝簡(jiǎn)單，脲醛樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中含有大量的N、O原子中的孤對(duì)電子能夠與釷離子形成穩(wěn)定的螯合沉淀，吸附效果良好。(2)本發(fā)明以UF樹(shù)脂作為吸附劑去除稀土冶煉廢水中的釷離子，本發(fā)明原材料便宜易得，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，易于掌握。因此，本發(fā)明用于去除稀土冶煉廢水中的釷離子具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景。
[0016]【附圖說(shuō)明】:
圖1本發(fā)明UF樹(shù)脂的電鏡圖形貌。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合具體的實(shí)施案例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]實(shí)施例1:步驟1、合成甲醒和尿素的摩爾比為0.8的UF樹(shù)脂。在反應(yīng)爸中倒入全部的甲醛64.86g，加入第一批尿素21.82g，加入Na2CO3溶液調(diào)節(jié)pH值為7.0?7.5，混合攪拌，升溫到90°C后，反應(yīng)一個(gè)半小時(shí)；加入稀硫酸溶液調(diào)pH值為3.5?4.0,繼續(xù)反應(yīng)50min ；降溫到80°C，加入第二批尿素8.18g，加入Na2CO3溶液調(diào)pH為5.5?6.0，反應(yīng)一段時(shí)間；降溫到60°C，加入第三批尿素30g，加入Na2CO3調(diào)pH為7.0?7.5，反應(yīng)20min,反應(yīng)結(jié)束得到UF樹(shù)脂。
[0019]圖1為本發(fā)明UF樹(shù)脂的形貌。放大倍數(shù)為10000倍的掃描電鏡下觀察UF樹(shù)脂的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)它呈線性交織狀，具有較大的表面積。
[0020]步驟2、以UF樹(shù)脂為吸附劑吸附廢水中的釷離子。吸附在恒溫?fù)u床上進(jìn)行。釷離子的初始濃度為200mg/L，溶液體積為10mL,加入1g的脲醛樹(shù)脂，吸附溫度為25°C，吸附6h后，UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為13.78mg/g。
[0021]實(shí)施例2:在實(shí)施例1中，吸附在強(qiáng)力剪切條件下進(jìn)行，剪切時(shí)間為lOmin，轉(zhuǎn)速為5000r/min，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為17.92mg/g。
[0022]實(shí)施例3:在實(shí)施例2中，剪切時(shí)間為為5min，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為11.26mg/g。
[0023]實(shí)施例4:在實(shí)施例2中，剪切時(shí)間為為30min，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為18.58mg/g。
[0024]實(shí)施例5:在實(shí)施例2中，釷離子的初始濃度為0.lmg/L，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為0.07mg/g。
[0025]實(shí)施例6:在實(shí)施例2中，釷離子的初始濃度為10mg/L，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)娃離子的吸附容量為0.89mg/g。
[0026]實(shí)施例7:在實(shí)施例2中，釷離子的初始濃度為100mg/L，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)娃離子的吸附容量為9.31mg/g0
[0027]實(shí)施例8:在實(shí)施例2中，溶液的pH值為1.0，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為15.46mg/g。
[0028]實(shí)施例9:在實(shí)施例2中，溶液的pH值為3.0，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為20.35mg/g。
[0029]實(shí)施例10:在實(shí)施例2中，溶液的pH值為7.0，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為16.23mg/g。
[0030]實(shí)施例11:在實(shí)施例2中，脲醛樹(shù)脂加入量為5g，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為10.13mg/g。
[0031]實(shí)施例12:在實(shí)施例2中，脲醛樹(shù)脂加入量為15g，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為20.29mg/g。
[0032]實(shí)施例13:在實(shí)施例2中，脲醛樹(shù)脂加入量為20g，其他條件不變，測(cè)得UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為21.37mg/g。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1:堿-酸-堿工藝制備脲醛樹(shù)脂 將尿素分批加入甲醛溶液，在堿性條件下發(fā)生加成反應(yīng)，反應(yīng)溫度為90°c，生成羥甲基脲；然后羥甲基脲在酸性條件下發(fā)生縮聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度80°C，生成UF樹(shù)脂；最后將反應(yīng)體系的PH調(diào)為堿性，溫度降為60°C，保溫30min，冷卻出料得到脲醛樹(shù)脂； 步驟2:以UF樹(shù)脂為吸附劑吸附廢水中的釷離子 將脲醛樹(shù)脂加入到含釷離子的廢水中，進(jìn)行吸附，并檢測(cè)其吸附容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹(shù)脂，其特征在于:所述甲醛和尿素的摩爾比為0.8:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹(shù)脂，其特征在于:所述堿性條件下指向混合液中加入Na2CO3^ NaOH, Ca(OH)2, NaHCO3溶液中的一種；酸性條件下指向混合液中加入稀硫酸、醋酸、稀硝酸、稀鹽酸溶液中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:所述最后將反應(yīng)體系的PH調(diào)節(jié)為1.(Γ7.0。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:所述加入脲醛樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?20%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:稀土冶煉廢水中釷離子的初始濃度范圍為0.Γ200 mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:吸附過(guò)程為恒溫振蕩，吸附時(shí)間為6h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:吸附過(guò)程為強(qiáng)力剪切乳化過(guò)程，強(qiáng)力剪切乳化機(jī)的轉(zhuǎn)速為15(T80000 r/min，吸附時(shí)間為5?30mino
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種采用脲醛樹(shù)脂（簡(jiǎn)稱UF樹(shù)脂）去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法。UF樹(shù)脂由于分子結(jié)構(gòu)中含有大量的N、O原子，這兩鐘原子均含有孤對(duì)電子，能夠與釷離子形成穩(wěn)定的螯合沉淀，因此UF樹(shù)脂可以作為一種去除廢水中釷離子的新型高分子螯合吸附樹(shù)脂。以UF樹(shù)脂處理稀土冶煉廢水中釷離子主要包括以下步驟：（1）尿素和甲醛為原料按一定的配比采用堿-酸-堿工藝制備UF樹(shù)脂；（2）以UF樹(shù)脂為吸附劑，對(duì)廢水中的釷離子進(jìn)行吸附去除。本發(fā)明使用UF樹(shù)脂處理廢水中釷離子的過(guò)程中，采用恒溫振蕩技術(shù)以及強(qiáng)力剪切處理技術(shù)。脲醛樹(shù)脂原材料便宜易得，制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)釷離子有高選擇性，因此脲醛樹(shù)脂吸附法處理稀土冶煉廢水中釷離子，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B01J20-26, G21F9-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104766643
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410001700
【發(fā)明人】唐雙凌, 楊云飛, 李燕英, 魯彤, 王亮, 周蓉
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2014年1月3日