脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種采用脲醛樹(shù)脂（簡(jiǎn)稱(chēng)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)明專(zhuān)利技術(shù)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。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
脲醛樹(shù)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法
本專(zhuān)利技術(shù)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。
技術(shù)介紹
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。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。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?chē)乃w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。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。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
：本專(zhuān)利技術(shù)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，本專(zhuān)利技術(shù)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。本專(zhuān)利技術(shù)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℃，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℃，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℃，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。其中，所述甲醛和尿素的摩爾比為0.8：1。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。所述最后將反應(yīng)體系的pH調(diào)節(jié)為1.0~7.0。所述加入脲醛樹(shù)脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~20%。吸附過(guò)程為恒溫振蕩，吸附時(shí)間為6h。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150~80000r/min，吸附時(shí)間為5~30min。本專(zhuān)利技術(shù)處理的稀土冶煉廢水中釷離子的初始濃度范圍為0.1~200mg/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。本專(zhuān)利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：（1）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）本專(zhuān)利技術(shù)以UF樹(shù)脂作為吸附劑去除稀土冶煉廢水中的釷離子，本專(zhuān)利技術(shù)原材料便宜易得，操作過(guò)程簡(jiǎn)單，易于掌握。因此，本專(zhuān)利技術(shù)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。附圖說(shuō)明：圖1本專(zhuān)利技術(shù)UF樹(shù)脂的電鏡圖形貌。具體實(shí)施方式：下面結(jié)合具體的實(shí)施案例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1：步驟1、合成甲醛和尿素的摩爾比為0.8的UF樹(shù)脂。在反應(yīng)釜中倒入全部的甲醛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℃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℃，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℃，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。圖1為本專(zhuān)利技術(shù)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。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100mL，加入10g的脲醛樹(shù)脂，吸附溫度為25℃，吸附6h后，UF樹(shù)脂對(duì)釷離子的吸附容量為13.78mg/g。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10min，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。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。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。實(shí)施例5：在實(shí)施例2中，釷離子的初始濃度為0.1mg/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。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)釷離子的吸附容量為0.89mg/g。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)釷離子的吸附容量為9.31mg/g。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。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。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。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。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。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。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
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℃，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℃，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℃，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。

【技術(shù)特征摘要】
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℃，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℃，生成脲醛樹(shù)脂；最后將反應(yīng)體系的pH調(diào)為堿性，溫度降為60℃，保溫30min，冷卻出料得到脲醛樹(shù)脂，其中，所述甲醛和尿素的摩爾比為0.8：1；步驟2：以脲醛樹(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)脂去除稀土冶煉廢水中釷離子的方法，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...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐雙凌，楊云飛，李燕英，魯彤，王亮，周蓉，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：南京理工大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32