[發明專利]一種顆粒氧化鑭銻氟吸附材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810877244.6
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN108927103A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 景傳勇;閻莉
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;C01F17/00;C02F1/28;C02F101/14;C02F101/20
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本發明涉及一種顆粒氧化鑭銻氟吸附材料及其制備方法，屬于環境科學與技術領域。本發明利用工業級硝酸鑭為氧化鑭前驅體，將其在氫氧化鈉堿液中水解后通過擠壓滾圓法制備得到顆粒氧化鑭。在制備過程中加入微晶纖維素和羥丙甲基纖維素使顆粒成型，并通過造粒機擠壓增加其強度，最終制得具有高吸附活性及機械強度的顆粒氧化鑭。通過吸附等溫線實驗證明本發明制備的顆粒氧化鑭對銻、氟具有高效吸附性能；濾柱實驗證明顆粒氧化鑭填充的濾柱可穩定運行，達到原位處理水體中銻、氟的目的。

技術領域

本發明涉及一種顆粒氧化鑭銻氟吸附材料及其制備方法，屬于環境科學與技術領域。

技術背景

隨著工業的發展及銻礦的開發，銻污染日益嚴重，引起全球關注。銻(Sb)是元素周期表中第V主族的金屬元素，毒性極強，已被我國列為飲用水中的優先控制污染物，并規定最大污染水平(MCL)為6μg/L。因此，如何有效去除水體中的銻成為環境領域亟待解決的關鍵問題。在礦山地區，除銻礦區單一銻污染外，由地質成因引起的地下水氟暴露現象尤為嚴重。長期飲用高氟(>1mg/L)水，可導致氟斑牙、骨變形及多種內臟器官癌變等。因此，尋求高效的銻、氟去除材料是解決居民飲用水安全的關鍵。

吸附過濾是當前飲用水處理的主流技術。但傳統的吸附材料如二氧化鈦和鐵氧化物對氟的去除效果不甚理想。此外，在銻礦區水域中，銻主要以五價態的氧化形式存在，其遷移性強，難以被吸附去除。因此，制備高活性的吸附材料用于銻、氟去除具有重要環境意義。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，本申請的發明人進行了反復的深入研究，從而完成本發明。本發明的目的在于提供一種顆粒氧化鑭吸附材料的制備方法，該方法操作簡單、造價低廉、產率高，可用于大規模工業生產。本發明制備得到的顆粒氧化鑭材料可用于水體銻氟的高效去除。

根據本發明的一個具體實施方式，一種顆粒氧化鑭的制備方法，其包括如下步驟：

(1)制漿步驟：將270-1800g工業級硝酸鑭溶于0.6-4L陳化的自來水中，室溫下機械攪拌，用2.5-10mol/L的氫氧化鈉溶液調節pH至9，制得氧化鑭漿液；

(2)清洗步驟：在室溫下用自來水清洗步驟(1)所得氧化鑭漿液，至電導率<1mS/cm；

(3)粉體制備：將步驟(2)所得氧化鑭漿液在90℃下烘干，研磨粉碎后得到粉體氧化鑭；

(4)固化步驟：將步驟(3)所得粉體氧化鑭，與固化劑和去離子水按質量比1800g:300g:1200g-1800g:900g:1500g(6:1:4-6:3:5)混合呈固態泥漿狀；固化劑由微晶纖維素和羥丙甲基纖維素組成，其質量比為300g:0g-250g:50g(30:0-5:1)；

(5)造粒步驟：將步驟(4)所得固態泥漿置于造粒機中，擠壓滾圓成粒；

(6)干燥步驟：將步驟(5)所得顆粒在30-60℃烘干，得到不同粒徑尺寸的顆粒氧化鑭。

其中，硝酸鑭的質量最優選為900g；陳化自來水的用量最優選為2L；氫氧化鈉濃度最優選為5mol/L；粉體氧化鑭、固化劑、去離子水比例最優選為1500g:600g:1200g(5:2:4)；微晶纖維素和羥丙甲基纖維素的質量比最優選為280g:20g(14:1)。產物顆粒氧化鑭粒徑為0.8毫米-2毫米，機械強度≥15牛。

附圖說明

下面通過圖例說明本發明的主要特征。

附圖1是不同粒徑尺寸的顆粒氧化鑭照片。其粒徑尺寸分別為0.8mm和2mm，顆粒強度分別為11N和15N。