申请日2015.09.30
公开(公告)日2016.04.13
IPC分类号B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28; C02F1/58
摘要
本发明属于复合材料领域，涉及一种富集尾矿废水中铑离子的白垩粉复合材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将改性白垩粉复合到氨化油菜秸秆的孔道中，具体工艺包括油菜秸秆洗净、氨化、白垩粉改性以及复合材料制备等。与油菜秸秆相比，复合材料大幅度的提高了铑离子饱和富集量，又能避免水处理过程中油菜秸秆有机碳的溢出污染。本发明制备的复合材料将铑离子的富集量提升至111.7mg/g，可用于尾矿含铑废水处理，市场前景广阔。
权利要求书
1.一种富集尾矿废水中铑离子的白垩粉复合材料的制备方法，其特征在于：
1)清洁油菜秸秆：将油菜秸秆漂洗、烘干;
2)油菜秸秆氨化：将清洁后的油菜秸秆置于氨化溶液中，于60℃放置100分钟，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：水合肼浓度3~6g/L，氨水浓度3~6g/L，1,3-丙二胺浓度3~6g/L，乙二胺浓度1~3g/L;
3)白垩粉改性：将白垩粉置于丙烯酸/聚乙二醇4000混合水溶液中，搅拌1小时，过滤，于100℃干燥3~12小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的白垩粉;其中白垩粉与丙烯酸/聚乙二醇4000混合溶液的料/液比为1/5~1/20g/mL;其中丙烯酸/聚乙二醇4000混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为20~30%，聚乙二醇4000的质量浓度为0.1~0.3%;
4)复合材料制备：将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶于乙醇中，依次加入氨化油菜秸秆及改性白垩粉，搅拌1~4小时，混合物置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小时，得白垩粉复合材料;其中各种物料的重量比为：氨化油菜秸秆/改性白垩粉/3-氨丙基三乙氧基硅烷/乙醇=2/1/2/5。
说明书
一种富集尾矿废水中铑离子的白垩粉复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种富集尾矿废水中铑离子的白垩粉复合材料的制备方法。
背景技术
离子型稀土矿的浸出液的化学组成复杂，有如下特性：①浓度非常低，浸出液的稀土浓度一般为0.5~2g/L，对于稀土矿山的浸出尾液，浓度更低，沉淀成本高从而未回收利用，而进行萃取分离作业的浓度需要达到250g/L，给后续稀土的回收带来诸多问题，且不利于提高稀土的回收率;②杂质铝、铁和硅等的含量高，用草酸沉淀，生成可溶的配合物Re[Al(C2O4)3]等，增大草酸的耗量，稀土收率大大降低，若用NH4HCO3沉淀，杂质会生成共沉物，影响稀土产品的纯度;③日处理量大，浸出的溶液体积很大，通常都要建多个沉淀池，进行稀土除杂及沉淀，后处理作业的负荷大;④组成波动大，不同矿区的稀土矿配分不同品位也不同，而且浸取时的工艺条件和操作环境存有变化，从而浸出的稀土料液浓度不同，化学组成也各不相同，对稀土的回收不利。
白垩是一种疏松的土状方解石或石灰石，主要化学成分是CaCO3，主要矿物成分是生物泥晶方解石，质地较纯者，方解石含量可达99%以上，常含石英、长石、黏土矿物及海绿石等杂质。根据颜色和胶结程度，白垩可分为白色白垩(CaCO3含量达到99)，泥灰白垩，似白垩石灰岩，海绿石白垩四种。
以乙酸钠作为对照底物，在不同铜离子质量浓度下，硫酸盐还原菌(sulfate-reducingbacteria，简称SRB)以油菜秸秆为基质处理酸性矿山排水，表明当初始铜离子质量浓度分别为0、6.4、12.8、32.0、48.0mg/l，时，反应初期各体系内的pH值从5.0迅速升高到7.0～7.5，反应器中TOC质量浓度在实验开始几天内均先上升，并在达到峰值后迅速下降;研究表明，秸秆的吸附作用降低了铜离子对SRB的毒性作用。油菜秸秆为底物不仅可以提供缓释碳源，而且可以作为吸附剂减弱重金属离子对SRB的抑制作用。
本发明的创造性在于：(1)白垩粉复合材料是一种新型复合材料，作为环保材料功能开发潜力巨大;(2)用3-氨丙基三乙氧基硅烷将改性白垩粉固定至氨化油菜秸秆中，制备白垩粉复合材料的制备工艺未见文献报道;(3)无论与白垩粉相比，还是油菜秸秆金属富集材料相比，复合材料的物理形态、物质结构、金属富集量、再生循环利用等性能均具备突出的实质性特点和显著的进步。
发明内容
本发明属于复合材料领域，涉及一种富集尾矿废水中铑离子的白垩粉复合材料的制备方法。本发明提出的制备方法是将改性白垩粉复合到氨化油菜秸秆的孔道中，具体工艺包括油菜秸秆洗净、氨化、白垩粉改性以及复合材料制备等。本发明制备的白垩粉复合材料具有以下优点：(1)用3-氨丙基三乙氧基硅烷将白垩粉固定至油菜秸秆中，既能发挥油菜秸秆密度轻、比表面积大的特性，又能利用了白垩粉对重金属铑离子富集能力强的优点;(2)与白垩粉体相比，复合材料避免了白垩粉体团聚结块、铑离子富集力降低的问题，又能避免富集铑离子的白垩粉难以回收，引发二次污染的问题;(3)与油菜秸秆相比，复合材料大幅度的提高了铑离子饱和富集量，又能避免水处理过程中油菜秸秆有机碳的溢出污染。复合材料将铑离子的富集量提升至111.7mg/g，即每克复合材料可富集111.7mg铑离子。本发明制备的铑离子富集材料可用于尾矿含铑废水处理，市场前景广阔。
本发明提出的白垩粉复合材料的制备方法，其特征在于：
1)清洁油菜秸秆：将油菜秸秆漂洗、烘干;
2)油菜秸秆氨化：将清洁后的油菜秸秆置于氨化溶液中，于60℃放置100分钟，漂洗、烘干;其中氨化溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：水合肼浓度3~6g/L，氨水浓度3~6g/L，1,3-丙二胺浓度3~6g/L，乙二胺浓度1~3g/L;
3)白垩粉改性：将白垩粉置于丙烯酸/聚乙二醇4000混合水溶液中，搅拌1小时，过滤，于100℃干燥3~12小时，冷却，用去离子水洗涤，干燥，得改性的白垩粉;其中白垩粉与丙烯酸/聚乙二醇4000混合溶液的料/液比为1/5~1/20g/mL;其中丙烯酸/聚乙二醇4000混合水溶液中丙烯酸的质量浓度为20~30%，聚乙二醇4000的质量浓度为0.1~0.3%;
4)复合材料制备：将3-氨丙基三乙氧基硅烷溶于乙醇中，依次加入氨化油菜秸秆及改性白垩粉，搅拌1~4小时，置于干燥箱中，于40~60℃干燥12小时，得白垩粉复合材料;其中各种物料的重量比为：氨化油菜秸秆/改性白垩粉/3-氨丙基三乙氧基硅烷/乙醇=2/1/2/5。
将白垩粉复合材料置于含铑尾矿废水中，调节溶液pH值为5~6，于25℃富集4小时，废水中铑离子的浓度为50~500mg/L，富集完毕，过滤，检测复合材料中富集的铑离子量。
将上述富集铑离子的复合材料置于浓度为0.2M的乙二胺四乙酸二钠水溶液中1小时，过滤，洗净，烘干，完成解富集工艺，得再生的白垩粉复合材料;再将上述再生复合材料置于含铑尾矿废水中，进行铑离子富集。如此多个循环，直至复合材料的铑离子富集量小于初次富集量的85%。