脲醛樹脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環保領域的一種吸附技術，具體為脲醛樹脂(UF樹脂)作為吸附劑去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法。
【背景技術】
[0002]我國是世界上最大的稀土生產國和出口國，現在已經成為世界上唯一能夠大量供應不同品級、品種稀土產品的國家。我國的稀土資源主要集中在內蒙古、四川、江西、湖南、廣東、廣西和福建等地區。稀土作為我國重要的礦產資源，具有重要的發展前景和戰略地位，稀土元素現在已被廣泛應用于石油化工、原子能、激光、火箭技術、玻璃陶瓷、彩色電視、冶金、機械、鋼鐵、無線電電子工業、發光材料、儲氫材料、農業及醫療衛生等現代功能材料中。
[0003]正是因為稀土有如此大的價值，所以國內興起了許多稀土冶煉生產的企業。稀土冶煉廢水是稀土冶煉生產過程中不可避免的產物，廢水中含有一定量的天然放射性核素釷離子，導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，進而產生了大量的中和渣，廢水中含有的天然放射性核素釷離子在中和渣中進一步富集，導致中和渣的放射性活度升高。
[0004]目前我國稀土冶煉企業規模大小不均、污染較重、環境管理不規范，部分企業為了眼前利益，將產生的含有釷離子的稀土冶煉廢水隨意排放，對周圍的水體造成了不同程度的放射性污染。對于產生的含有天然放射性核素釷離子的中和渣渣，部分企業也是將其亂堆亂放，導致環境放射性污染越來越嚴重。
[0005]為了降低稀土冶煉廢水中的釷離子濃度，降低環境的承受壓力，同時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題。
[0006]
【發明內容】
:
本發明提供了一種脲醛樹脂(UF樹脂)去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，本發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的放射性危害。
[0007]本發明的技術解決方案為:
一種脲醛樹脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，所述脲醛樹脂的制備方法如下:將尿素分批加入甲醛溶液，在堿性條件下發生加成反應，反應溫度為90°C，生成羥甲基脲；然后羥甲基脲在酸性條件下發生縮聚反應，反應溫度80°C，生成UF樹脂；最后將反應體系的PH調為堿性，溫度降為60°C，保溫30min，冷卻出料得到脲醛樹脂；
去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法如下:
將脲醛樹脂加入到含釷離子的廢水中，進行吸附，并檢測其吸附量。
[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]所述最后將反應體系的pH調節為1.(Γ7.0。
[0011 ] 所述加入脲醛樹脂質量分數為5?20%。
[0012]吸附過程為恒溫振蕩，吸附時間為6h。
[0013]吸附過程為強力剪切乳化過程，強力剪切乳化機的轉速為15(T80000 r/min，吸附時間為5?30min。
[0014]本發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,吸附劑的用量根據釷離子的初始濃度不同而適量選擇。UF樹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。吸附溫度對吸附效果有一定的影響，可以根據具體條件作適當調整。
[0015]本發明與現有技術相比，其顯著優點為:(I)脲醛樹脂原材料便宜易得，合成工藝簡單，脲醛樹脂分子結構中含有大量的N、O原子中的孤對電子能夠與釷離子形成穩定的螯合沉淀，吸附效果良好。(2)本發明以UF樹脂作為吸附劑去除稀土冶煉廢水中的釷離子，本發明原材料便宜易得，操作過程簡單，易于掌握。因此，本發明用于去除稀土冶煉廢水中的釷離子具有良好的經濟效益和應用前景。
[0016]【附圖說明】:
圖1本發明UF樹脂的電鏡圖形貌。
[0017]【具體實施方式】:
下面結合具體的實施案例對本發明作進一步詳細描述。
[0018]實施例1:步驟1、合成甲醒和尿素的摩爾比為0.8的UF樹脂。在反應爸中倒入全部的甲醛64.86g，加入第一批尿素21.82g，加入Na2CO3溶液調節pH值為7.0?7.5，混合攪拌，升溫到90°C后，反應一個半小時；加入稀硫酸溶液調pH值為3.5?4.0,繼續反應50min ；降溫到80°C，加入第二批尿素8.18g，加入Na2CO3溶液調pH為5.5?6.0，反應一段時間；降溫到60°C，加入第三批尿素30g，加入Na2CO3調pH為7.0?7.5，反應20min,反應結束得到UF樹脂。
[0019]圖1為本發明UF樹脂的形貌。放大倍數為10000倍的掃描電鏡下觀察UF樹脂的微觀結構，發現它呈線性交織狀，具有較大的表面積。
[0020]步驟2、以UF樹脂為吸附劑吸附廢水中的釷離子。吸附在恒溫搖床上進行。釷離子的初始濃度為200mg/L，溶液體積為10mL,加入1g的脲醛樹脂，吸附溫度為25°C，吸附6h后，UF樹脂對釷離子的吸附容量為13.78mg/g。
[0021]實施例2:在實施例1中，吸附在強力剪切條件下進行，剪切時間為lOmin，轉速為5000r/min，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為17.92mg/g。
[0022]實施例3:在實施例2中，剪切時間為為5min，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為11.26mg/g。
[0023]實施例4:在實施例2中，剪切時間為為30min，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為18.58mg/g。
[0024]實施例5:在實施例2中，釷離子的初始濃度為0.lmg/L，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為0.07mg/g。
[0025]實施例6:在實施例2中，釷離子的初始濃度為10mg/L，其他條件不變，測得UF樹脂對娃離子的吸附容量為0.89mg/g。
[0026]實施例7:在實施例2中，釷離子的初始濃度為100mg/L，其他條件不變，測得UF樹脂對娃離子的吸附容量為9.31mg/g0
[0027]實施例8:在實施例2中，溶液的pH值為1.0，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為15.46mg/g。
[0028]實施例9:在實施例2中，溶液的pH值為3.0，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為20.35mg/g。
[0029]實施例10:在實施例2中，溶液的pH值為7.0，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為16.23mg/g。
[0030]實施例11:在實施例2中，脲醛樹脂加入量為5g，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為10.13mg/g。
[0031]實施例12:在實施例2中，脲醛樹脂加入量為15g，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為20.29mg/g。
[0032]實施例13:在實施例2中，脲醛樹脂加入量為20g，其他條件不變，測得UF樹脂對釷離子的吸附容量為21.37mg/g。
【主權項】
1.一種脲醛樹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-堿工藝制備脲醛樹脂 將尿素分批加入甲醛溶液，在堿性條件下發生加成反應，反應溫度為90°c，生成羥甲基脲；然后羥甲基脲在酸性條件下發生縮聚反應，反應溫度80°C，生成UF樹脂；最后將反應體系的PH調為堿性，溫度降為60°C，保溫30min，冷卻出料得到脲醛樹脂； 步驟2:以UF樹脂為吸附劑吸附廢水中的釷離子 將脲醛樹脂加入到含釷離子的廢水中，進行吸附，并檢測其吸附容量。
2.根據權利要求1所述的脲醛樹脂，其特征在于:所述甲醛和尿素的摩爾比為0.8:1。
3.根據權利要求1所述的脲醛樹脂，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.根據權利要求1所述的脲醛樹脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:所述最后將反應體系的PH調節為1.(Γ7.0。
5.根據權利要求1所述的脲醛樹脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:所述加入脲醛樹脂質量分數為5?20%。
6.根據權利要求1所述的脲醛樹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.根據權利要求1所述的脲醛樹脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:吸附過程為恒溫振蕩，吸附時間為6h。
8.根據權利要求1所述的脲醛樹脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，其特征在于:吸附過程為強力剪切乳化過程，強力剪切乳化機的轉速為15(T80000 r/min，吸附時間為5?30mino
【專利摘要】本發明公開了一種采用脲醛樹脂（簡稱UF樹脂）去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法。UF樹脂由于分子結構中含有大量的N、O原子，這兩鐘原子均含有孤對電子，能夠與釷離子形成穩定的螯合沉淀，因此UF樹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脂。以UF樹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樹脂；（2）以UF樹脂為吸附劑，對廢水中的釷離子進行吸附去除。本發明使用UF樹脂處理廢水中釷離子的過程中，采用恒溫振蕩技術以及強力剪切處理技術。脲醛樹脂原材料便宜易得，制備方法簡單，對釷離子有高選擇性，因此脲醛樹脂吸附法處理稀土冶煉廢水中釷離子，具有廣闊的應用前景。
【IPC分類】B01J20-26, G21F9-12
【公開號】CN104766643
【申請號】CN201410001700
【發明人】唐雙凌, 楊云飛, 李燕英, 魯彤, 王亮, 周蓉
【申請人】南京理工大學
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2014年1月3日