CN108854939B - 一种改性河沙吸附剂的制备方法及其应用 - Google Patents

一种改性河沙吸附剂的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种河沙吸附剂的制备方法及其应用。一种改性河沙吸附剂的制备方法，将采集的河沙洗净，干燥后粉碎、过筛；将河沙粉末和浓度为0.1～3mol/L的氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:1～1:6的比例混合；置于恒温振荡器中振荡1～24小时；恒温振荡器温度20～30℃，振荡速度150～200 r/min；将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在在自然条件下风干或烘干，置于550～850℃的马弗炉中焙烧；将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。该制备方法制备的吸附剂，用于含铀废水处理：将制备的改性河沙吸附剂投加到pH值为2～6的含铀废水中；所述含铀废水中铀浓度为1～50mg/L；吸附剂的投加量为8～60g/L；置于恒温振荡器中振荡1～24小时，吸附去除铀酰离子。

Description

一种改性河沙吸附剂的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种吸附剂的制备方法及其应用，以河沙为原料制备吸附剂并将其用于处理含铀放射性废水。
背景技术
铀采冶、铀浓缩、铀产品加工等过程都会产生大量含铀工业废水，这些含铀工业废水如果不能得到适当的处理，它们会随着地表径流和地下渗流迁移扩散到生物圈，最终经过食物链的转移危害人类健康。因此，研究高效、廉价的含铀工业废水的处理方法对水资源保护、人类健康以及核工业的可持续发展具有重要意义。
目前，我国处理含铀废水的方法主要有吸附法、蒸发浓缩法、混凝沉淀法和离子交换法。其中，新型材料吸附法因其去除效率高而被广泛研究与应用，极具应用前景的方法能。
河沙是天然石在自然状态下，经水的作用力长时间反复冲撞、摩擦产生的非金属矿石，资源充足，价格低廉。目前尚未发现关于利用河沙制备吸附剂并用于处理含铀废水的专利和文献报道。
发明内容
本发明提出了一种利用河沙为原料制备吸附剂及其用于处理含铀废水的方法，利用本发明制备方法制得的吸附剂成本低、对铀的吸附效果好，具有较好的推广应用前景，为河沙的资源化利用提供了新途径。
发明采用的技术方案：
一种改性河沙吸附剂的制备方法，利用河沙为原料制备吸附剂，其制备过程如下：
（1）将采集的河沙用自来水洗净，在自然条件下风干或烘干，再将干燥后的河沙粉碎，过20～200目的筛网；
（2）称取一定量的河沙粉末和氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:1～1:6的比例混合；使用的氢氧化钠的浓度为0.1～3mol/L；所述质量单位为g/Kg，体积单位为m L/L；
（2）将河沙和氢氧化钠溶液的混合物置于恒温振荡器中振荡1～24小时；恒温振荡器温度20～30℃，振荡速度150～200 r/min；
（3）将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在在自然条件下风干或烘干，然后置于550～850℃的马弗炉中焙烧1～3小时；
（5）将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。
所述改性河沙吸附剂制备方法制备的吸附剂，用于含铀废水处理。
一种利用改性河沙吸附剂制备方法制备的吸附剂进行含铀废水处理的方法，（1）将制备的改性河沙吸附剂投加到pH值为2～6的含铀废水中；所述含铀废水中铀浓度为1～50mg/L；
（2）吸附剂的投加量为8～60g/L；
（3）置于恒温振荡器中振荡1～24小时，吸附去除铀酰离子。
本发明的有益效果：
1、本发明改性河沙吸附剂的制备方法，所用原料为河沙，为河沙的资源化利用提出了新的途径；同时本发明具有操作简便，无需大型仪器设备等诸多优点。
2、利用本发明改性河沙吸附剂的制备方法获取的改性河沙吸附剂，用于处理含铀废水，对铀的吸附效果好、速度快，操作方便。
3、本发明改性河沙吸附剂的制备方法，实用性强，成本低廉，易于推广应用。制备的吸附剂，除铀速度快，效果好。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。以下各实施例提及的质量：体积比，质量单位以克或千克计量，体积单位对应以毫升或升计量。
实施例1
本发明的改性河沙吸附剂的制备方法，利用河沙为原料制备吸附剂，其制备过程如下：
（1）将采集的河沙用自来水洗净，在自然条件下风干或105℃条件下烘干，再将干燥后的河沙粉碎，过20～200目的筛网，获得干燥的河沙粉末；
（2）将预处理后的河沙和0.1～3mol/L的氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:1～1:6的比例混合；
（3）将河沙和氢氧化钠溶液的混合物置于恒温振荡器中振荡1～24小时；恒温振荡器温度20～30℃，振荡速度150～200 r/min；
（4）将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在在自然条件下风干或烘干，然后置于550～850℃的马弗炉中焙烧1～3小时；
（5）将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。
实际中，将河沙和氢氧化钠溶液的混合物置于恒温振荡器中振荡12小时左右，恒温振荡器温度25 ℃，振荡速度175 r/min。将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在105℃条件下烘干，置于550～850℃的马弗炉中焙烧2小时，优选750℃。
河沙和氢氧化钠溶液的质量：体积比，优选1:4.5。
将获得的改性的河沙吸附剂，加入待处理含铀废水中，即可去除水中铀酰离子。
实施例2
本实施例的改性河沙吸附剂的制备方法，与实施例1不同的是，使用的氢氧化钠溶液的浓度为0.1～1mol/L。河沙粉末和氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:1～1:2。
实施例3
本实施例的改性河沙吸附剂的制备方法，与实施例1不同的是，使用的氢氧化钠溶液的浓度为1～1.5mol/L。河沙粉末和氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:1～1:3。
实施例4
本实施例的改性河沙吸附剂的制备方法，与实施例1不同的是，使用的氢氧化钠溶液的浓度为1.5～2mol/L。河沙粉末和氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:2～1:3。
实施例5
本实施例的改性河沙吸附剂的制备方法，与实施例1不同的是，使用的氢氧化钠溶液的浓度为2～2.5mol/L。河沙粉末和氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:2～1:4。
实施例6
本实施例的改性河沙吸附剂的制备方法，与实施例1不同的是，使用的氢氧化钠溶液的浓度为2.5～3mol/L。河沙粉末和氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:3～1:6。
实施例7
本实施例的改性河沙吸附剂的制备方法，与实施例1不同的是，将预处理后的河沙和0.1～3mol/L的氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:1的比例混合。
实施例8
本实施例的改性河沙吸附剂的制备方法，与实施例1不同的是，将预处理后的河沙和0.1～3mol/L的氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:3的比例混合。
实施例9
本实施例利用河沙制备吸附剂的方法，与前述各实施例的不同之处在于：将预处理后的河沙和0.1～3mol/L的氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:3的比例混合。
实施例10
本实施例的改性河沙吸附剂的制备方法，与实施例1不同的是，将预处理后的河沙和0.1～3mol/L的氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:6的比例混合。
实施例11
本实施例为前述改性河沙吸附剂制备方法制备的吸附剂，用于含铀废水处理。
利用改性河沙吸附剂制备的吸附剂进行含铀废水处理的方法，过程如下：
（1）将制备的改性河沙吸附剂投加到pH值为2～6的含铀废水中；所述含铀废水中铀浓度为1～50mg/L；
（2）吸附剂的投加量为8～60g/L；
（3）置于恒温振荡器中振荡1～24小时，吸附去除铀酰离子。
实施例12
本实施例的含铀废水处理方法，与实施例7不同的是，含铀废水中铀浓度为9～15mg/L，含铀废水pH值为4～5.5，恒温振荡器温度30～50℃，振荡速度150～200 r/min。
实施例13
本实施例的含铀废水处理方法，与实施例7不同的是，含铀废水中铀浓度为9～15mg/L，含铀废水pH值为4～5.5，恒温振荡器温度30～50℃，振荡速度150～200 r/min。
下面结合实验室的研究结果对本发明进一步说明。
实验1
将采集的河沙用自来水洗净，烘干，粉碎，将45 mL 3 mol/L的氢氧化钠溶液加入到10g河沙（-180目）中混合后置于恒温振荡器中振荡24小时（25 ℃，175 r/min），将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在105℃条件下烘干后，置于850℃的马弗炉中焙烧2小时，将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。称取河沙吸附剂1.0 g加入到25.00 mL铀溶液（9.18 mg/L）中，pH为5，于40 ℃，200rpm振荡箱中吸附24小时，用慢速滤纸过滤后用可见分光光度计于波长578 nm测定剩余U（Ⅵ）浓度，计算对铀的吸附率为92.58%。
实验2
将采集的河沙用自来水洗净，烘干，粉碎，将30 mL 0.5 mol/L的氢氧化钠溶液加入到10g河沙（-180目）中混合后置于恒温振荡器中振荡12小时（25 ℃，175 r/min），将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在105℃条件下烘干后，置于800℃的马弗炉中焙烧2小时，将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。称取河沙吸附剂1.0 g加入到25.00 mL铀溶液（9.23 mg/L）中，pH为5.5，于40 ℃，200rpm振荡箱中吸附2小时，用慢速滤纸过滤后用可见分光光度计于波长578 nm测定剩余U（Ⅵ）浓度，计算对铀的吸附率为88.27%。
实验3
将采集的河沙用自来水洗净，烘干，粉碎，将45 mL 0.5 mol/L的氢氧化钠溶液加入到10g河沙（-180目）中混合后置于恒温振荡器中振荡12小时（25 ℃，175 r/min），将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在105℃条件下烘干后，置于750℃的马弗炉中焙烧2小时，将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。称取河沙吸附剂1.0 g加入到25.00 mL铀溶液（12.27 mg/L）中，pH为5.5，于40 ℃，200rpm振荡箱中吸附2小时，用慢速滤纸过滤后用可见分光光度计于波长578 nm测定剩余U（Ⅵ）浓度，计算对铀的吸附率为89.19%。
实验4
将采集的河沙用自来水洗净，烘干，粉碎，将45 mL 0.5 mol/L的氢氧化钠溶液加入到10g河沙（-180目）中混合后置于恒温振荡器中振荡12小时（25 ℃，175 r/min），将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在105℃条件下烘干后，置于850℃的马弗炉中焙烧2小时，将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。称取河沙吸附剂1.0 g加入到25.00 mL铀溶液（11.46 mg/L）中，pH为4，于40 ℃，200rpm振荡箱中吸附2小时，用慢速滤纸过滤后用可见分光光度计于波长578 nm测定剩余U（Ⅵ）浓度，计算对铀的吸附率为91.15%。
实验5
将采集的河沙用自来水洗净，烘干，粉碎，将40 mL 0.5 mol/L的氢氧化钠溶液加入到10g河沙（-180目）中混合后置于恒温振荡器中振荡12小时（25 ℃，175 r/min），将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在105℃条件下烘干后，置于800℃的马弗炉中焙烧2小时，将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。称取河沙吸附剂1.0 g加入到25.00 mL铀溶液（10.07 mg/L）中，pH为5.5，于40 ℃，200rpm振荡箱中吸附1小时，用慢速滤纸过滤后用可见分光光度计于波长578 nm测定剩余U（Ⅵ）浓度，计算对铀的吸附率为79.15%。
实验6
将采集的河沙用自来水洗净，烘干，粉碎，将40 mL 0.5 mol/L的氢氧化钠溶液加入到10g河沙（-180目）中混合后置于恒温振荡器中振荡12小时（25 ℃，175 r/min），将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在105℃条件下烘干后，置于800℃的马弗炉中焙烧2小时，将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。称取河沙吸附剂0.5 g加入到25.00 mL铀溶液（10.74mg/L）中，pH为5.5，于40 ℃，200rpm振荡箱中吸附3小时，用慢速滤纸过滤后用可见分光光度计于波长578 nm测定剩余U（Ⅵ）浓度，计算对铀的吸附率为72.34%。
实验7
将采集的河沙用自来水洗净，自然风干，粉碎，将40 mL 0.5 mol/L的氢氧化钠溶液加入到10g河沙（-160目）中混合后置于恒温振荡器中振荡12小时（25 ℃，175 r/min），将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在105℃条件下烘干后，置于800℃的马弗炉中焙烧2小时，将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。称取河沙吸附剂1.0 g加入到25.00 mL铀溶液（20.00mg/L）中，pH为5.5，于40 ℃，200rpm振荡箱中吸附3小时，用慢速滤纸过滤后用可见分光光度计于波长578 nm测定剩余U（Ⅵ）浓度，计算对铀的吸附率为34.00%。

Claims (4)

1.一种改性河沙吸附剂在含铀废水处理方面的应用，其特征是：所述的吸附剂利用河沙为原料制备，其制备过程如下：
(1)将采集的河沙用自来水洗净，在自然条件下风干或烘干，再将干燥后的河沙粉碎，过20～200目的筛网；
(2)称取一定量的河沙粉末和氢氧化钠溶液按照质量：体积比为1:1～1:6的比例混合；使用的氢氧化钠的浓度为0.1～1mol/L；所述质量单位为g/Kg，体积单位为mL/L；
(3)将河沙和氢氧化钠溶液的混合物置于恒温振荡器中振荡1～24小时；恒温振荡器温度20～30℃，振荡速度150～200r/min；
(4)将氢氧化钠溶液浸泡过的河沙过滤，在自然条件下风干或烘干，然后置于550～850℃的马弗炉中焙烧1～3小时；
(5)将焙烧的河沙晾凉，即获得改性的河沙吸附剂。
2.一种利用权利要求1所述的改性河沙吸附剂进行含铀废水处理的方法，其特征在于：
(1)将制备的改性河沙吸附剂投加到pH值为2～6的含铀废水中；所述含铀废水中铀浓度为1～50mg/L；
(2)吸附剂的投加量为8～60g/L；
(3)置于恒温振荡器中振荡1～24小时，吸附去除铀酰离子。
3.根据权利要求2所述的含铀废水处理方法，其特征在于：含铀废水中铀浓度为9～15mg/L，含铀废水pH值为4～5.5，恒温振荡器温度30～50℃，振荡速度150～200r/min。
4.根据权利要求2所述的含铀废水处理方法，其特征在于：含铀废水中铀浓度为16～50mg/L，含铀废水pH值为2～5.5，恒温振荡器温度30～50℃，振荡速度150～200r/min。
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