CN110559986B - 一种磁性花状磷酸钛吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于湿法冶金领域，涉及一种磁性花状磷酸钛吸附剂及其制备方法和应用。本发明基于磷酸钛PO4 3‑和HPO4 2‑对稀土离子的强配位能力、离子交换能力、高比表面积和耐酸性等优点，将磷酸钛在磁性Fe3O4@SiO2微球上原位沉淀制备出核壳结构的磁性花状磷酸钛吸附剂Fe3O4@SiO2@TiP，用于提取离子型稀土尾水中的稀土资源，吸附率大于90％。本发明的磁性花状磷酸钛吸附剂在外加磁场下容易实现固液分离，无需额外的离心或过滤等处理，提取效率高，且吸附容量大、可循环再生利用，在离子型稀土尾水处理领域具有较高的应用前景。

Description

一种磁性花状磷酸钛吸附剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，涉及一种磁性花状磷酸钛吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
南方离子型稀土矿富含高新技术、新材料应用中急需的中重稀土元素，目前广泛采用原地浸矿工艺提取稀土元素。离子型稀土矿山原地浸矿工艺在停矿后的较长时间内仍会流出大量的低浓度稀土尾水(小于100mg/L)。例如停采6年后的安远县岗下稀土矿巷道出水中稀土浓度仍然达到33mg/L。据统计，一个10t REO资源量的离子型稀土矿山采用原地浸矿工艺可产生2000m3低浓度尾水。
原地浸矿过程拖尾时间长，导致生产周期长，现有的除杂沉淀富集稀土工艺运行成本高。如果这些尾水不能有效处理，会造成稀土资源浪费和环境污染。采用吸附法富集提取尾水稀土资源是一种有效的方法，在浸矿结束后可以在矿山脚开挖废水池再用高效吸附剂进行富集处理。但是由于废水呈酸性(pH＝3～5)，且含有大量的NH4 +、Al3+等杂质离子，许多常见吸附剂(如膨润土、壳聚糖等)的吸附效果往往较差。
基于配位化学理论，PO4 3-和HPO4 2-对稀土离子具有强配位能力。α-磷酸钛(α-TiP)是一种由四价钛和HPO4 2-组成的层状化合物(Ti(HPO4)2·H2O)，具有优良的阳离子交换能力、配位吸附能力和耐酸性，而且在一定条件下可以组装成具有高比表面积的纳米花结构，可以开发成一种高效吸附回收稀土资源的吸附剂。但是α-磷酸钛为微纳米材料，在水中存在固液分离困难，易造成二次污染等问题，限制了α-磷酸钛的实际应用。因此，将α-磷酸钛和磁性Fe3O4纳米粒子复合，构筑出具有超顺磁性的、核-壳结构的花状磷酸钛，则可以在外磁场下实现吸附剂的快速固液分离，方便稀土解吸和吸附剂再生利用。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁性花状磷酸钛吸附剂及其制备方法和应用，该吸附剂耐酸性强、稀土吸附容量大、固液分离容易和可再生循环利用，可有效解决实际生产中离子型稀土尾水导致的稀土资源损失和重金属环境污染的问题。
本发明的技术方案：
一种磁性花状磷酸钛吸附剂，由磁性内核纳米Fe3O4、中间保护层SiO2和吸附功能外壳磷酸钛TiP组成，结构式为：Fe3O4@SiO2@TiP。
所述磁性花状磷酸钛吸附剂，由浓磷酸、Fe3O4@SiO2微球、钛酸四丁酯和乙醇混合并水浴搅拌后沉淀物用磁铁分离制得，Fe3O4@SiO2微球:钛酸四丁酯:浓磷酸的质量比为1:5～10:40～80，乙醇的用量为使Fe3O4@SiO2微球的初始质量浓度达到0.5～2g/L。
所述磁性花状磷酸钛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，采用FeCl3·6H2O作为铁源，乙二醇作为溶剂和还原剂，乙酸钠作为碱源，柠檬酸钠作为粒径调整剂，在反应釜中进行溶剂热反应，用磁铁分离得到纳米Fe3O4；
步骤(2)，将正硅酸乙酯缓慢加入步骤(1)制得的纳米Fe3O4、乙醇、去离子水和28wt％浓氨水的混合体系中，室温下搅拌，用磁铁分离得到Fe3O4@SiO2微球；
步骤(3)，将85wt％浓磷酸缓慢滴加到步骤(2)制得的Fe3O4@SiO2微球、钛酸四丁酯和乙醇混合体系中，水浴搅拌得到沉淀物，用磁铁分离得到磁性花状磷酸钛；
步骤(1)得到的纳米Fe3O4、步骤(2)得到的Fe3O4@SiO2微球、步骤(3)得到的磁性花状磷酸钛都需要用去离子水清洗，然后真空干燥。
所述步骤(1)中FeCl3·6H2O:乙酸钠:柠檬酸钠的质量比为1:2～10:0.2～0.6，乙二醇的用量为使Fe3+初始质量浓度达到5～10g/L；反应釜温度为200℃，反应时间8～12h。
所述步骤(2)中去离子水:乙醇:浓氨水的体积比为1:3～5:0.05～0.1；纳米Fe3O4:正硅酸乙酯的质量比为1:5～10，纳米Fe3O4初始质量浓度为0.5～2g/L，搅拌时间为4～8h。
所述步骤(3)中Fe3O4@SiO2微球:钛酸四丁酯:浓磷酸的质量比为1:5～10:40～80，乙醇的用量为使Fe3O4@SiO2微球的初始质量浓度达到0.5～2g/L；水浴温度为50℃，搅拌时间为3～12h。
一种离子型稀土矿山尾水的吸附、解吸方法，首先将所述磁性花状磷酸钛吸附剂加入到离子型稀土矿山尾水中，室温下振荡吸附；其次搅拌后用磁铁将磁性花状磷酸钛吸附剂从尾水中固液分离出来；最后用酸溶液或盐溶液将磁性花状磷酸钛吸附剂中的稀土离子解吸提取；
所述磁性花状磷酸钛吸附剂的固液比为1～2g/L；
所述酸溶液为盐酸、硝酸中的至少一种，酸浓度为0.05～0.5mol/L；所述盐溶液为氯化钠、氯化钙和氯化镁中至少一种，盐浓度为0.1～1mol/L。
所述磁性花状磷酸钛吸附剂的粒径为2～3μm。
所述振荡速率为100～200rpm；振荡时间为30～90min。
所述离子型稀土矿山尾水中稀土浓度为<100mg/L。
本发明基于磷酸钛PO4 3-和HPO4 2-对稀土离子的强配位能力、离子交换能力、高比表面积和耐酸性等优点，将磷酸钛在磁性Fe3O4@SiO2微球上原位沉淀制备出核壳结构的磁性花状磷酸钛吸附剂Fe3O4@SiO2@TiP，用于提取离子型稀土尾水中的稀土资源，吸附率大于90％。磁性花状磷酸钛吸附剂在外加磁场下容易实现固液分离，无需额外的离心或过滤等处理，提取效率高，且吸附容量大、可循环再生利用，在离子型稀土尾水处理领域具有较高的应用前景。
附图说明
图1是本发明的磁性花状磷酸钛吸附剂的扫描电镜照片。
图2是本发明的磁性花状磷酸钛吸附剂的磁化曲线图。
图3是本发明的磁性花状磷酸钛吸附剂和蒙脱石吸附剂对稀土Y3+离子的吸附效果对比。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，实施例中磁性花状磷酸钛吸附剂的粒径为2～3μm。
实施例1
磁性花状磷酸钛吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用2g FeCl3·6H2O作为铁源，80mL乙二醇作为溶剂和还原剂，10g乙酸钠为碱源，0.6g柠檬酸钠为粒径调整剂，Fe3+初始质量浓度为5.2g/L，在100mL的反应釜中200℃反应10h制备纳米Fe3O4，纳米Fe3O4用去离子水清洗，后在50℃下真空干燥；
(2)将2mg正硅酸乙酯缓慢加入到由0.3g步骤(1)制得的纳米Fe3O4、160mL乙醇、40mL去离子水和3mL 28wt％浓氨水的混合体系中，纳米Fe3O4初始质量浓度为1.48g/L，室温下搅拌6h，用磁铁分离得到Fe3O4@SiO2微球，Fe3O4@SiO2微球用去离子水清洗，后在50℃下真空干燥；
(3)将10mg 85wt％浓磷酸缓慢滴加到由0.2g步骤(2)制得的Fe3O4@SiO2微球、1.4mg钛酸四丁酯和200mL乙醇组成混合体系中，Fe3O4@SiO2微球初始质量浓度为1.0g/L，50℃下水浴搅拌反应6h得到沉淀物，用磁铁分离得到磁性花状磷酸钛—Fe3O4@SiO2@TiP，磁性花状磷酸钛用去离子水清洗，后在50℃下真空干燥。
所述的磁性花状磷酸钛吸附剂是由磁性内核(纳米Fe3O4)、中间保护层(SiO2)和吸附功能外壳(磷酸钛TiP)组成的核壳结构复合吸附剂，其扫描电镜如图1所示，可以看到磁性花状磷酸钛吸附剂粒径略大于2μm，由磷酸钛纳米片层组成花状，具有高比表面积，能提供大量的吸附位点。对磁性花状磷酸钛吸附剂进行磁化测试，如图2所示，可以看到该磁性花状磷酸钛吸附剂具有较强的顺磁性，容易在外加磁场下实现固液分离。
实施例2(吸附试验)
分别取50mL(浓度分别为20、40、60、80和100mg/L)重稀土Y3+溶液置于5个100mL碘量瓶中。按固液比1.5g/L分别加入磁性花状磷酸钛吸附剂，在室温下180rpm转速下振荡吸附60min。采用磁铁将磁性花状磷酸钛吸附剂固液分离，提取尾水中的稀土元素对离心液测定尾水中残余的稀土Y3+的浓度，计算磁性花状磷酸钛吸附剂对稀土Y3+的吸附量和吸附率，如表1所示。可以看到随着初始浓度增大，磁性花状磷酸钛吸附剂对稀土Y3+的吸附量增大，吸附率降低。在稀土Y3+的低于100mg/L时，吸附率大于90％。
表1.磁性花状磷酸钛吸附剂对重稀土Y3+的吸附量及吸附率
初始浓度(mg/L) 残余浓度(mg/L) 吸附量(mg/g) 吸附率(％)
20 0.5 13.0 97.5
40 1.2 25.9 97.0
60 2.0 38.7 96.7
80 2.8 51.5 96.5
100 6.3 62.5 93.7
。
实施例3(吸附试验)
分别取50mL(浓度分别为20、40、60、80和100mg/L)轻稀土La3+溶液置于5个100mL碘量瓶中。按固液比1.2g/L分别加入磁性花状磷酸钛吸附剂，在室温下150rpm转速下进行振荡吸附40min。采用磁铁将磁性花状磷酸钛吸附剂固液分离，提取尾水中的稀土元素对离心液测定尾水中残留的稀土La3+的浓度，计算磁性花状磷酸钛吸附剂对稀土La3+的吸附量和吸附率，如表2所示。可以看到随着初始浓度增大，磁性花状磷酸钛吸附剂对稀土La3+的吸附量增大，吸附率降低。在轻稀土La3+的低于100mg/L时，吸附率大于90％。
表2.磁性花状磷酸钛吸附剂对轻稀土La3+的吸附量及吸附率
初始浓度(mg/L) 残余浓度(mg/L) 吸附量(mg/g) 吸附率(％)
20 0.7 16.1 96.5
40 2.0 31.7 95.0
60 3.5 47.1 94.2
80 6.4 61.3 92.0
100 9.3 75.6 90.7
。
实施例4(解吸再生试验)
取50mL浓度为40mg/L的重稀土Y3+溶液置于100mL碘量瓶中，按固液比1.8g/L加入磁性花状磷酸钛吸附剂，在室温下120rpm转速下振荡吸附80min，然后分别采用0.1、0.2和0.4mol/L的HCl溶液或0.2、0.5和0.8mol/L的NaCl溶液对吸附结束后的磁性磷酸钛吸附剂进行解吸。将解吸后的吸附剂用去离子水洗涤，烘干。再将再生得到的磁性花状磷酸钛吸附剂重复进行6次吸附-解吸试验，分别计算每次解吸后吸附剂对稀土Y3+的吸附率(％)，如表3所示。按结果表明，在利用HCl或NaCl解吸剂解吸再生6次后对稀土Y3+的吸附率仍可达到90％以上，说明磁性花状磷酸钛吸附剂具有良好的循环再生利用能力。
表3.磁性花状磷酸钛吸附剂对稀土Y3+的解吸再生试验结果
Figure BDA0002210432340000051
。
实施例5(比较试验)
分别取50mL初始浓度分别为20、40、60、80和100mg/L的Y3+溶液置于5个100mL碘量瓶中，按固液比1.0g/L分别加入钠基蒙脱石吸附剂，在室温下150rpm转速下振荡吸附60min。然后在离心机中10000rpm转速下离心10min。通过取离心液测定溶液中残留稀土Y3+的浓度计算蒙脱石吸附剂对稀土Y3+的吸附率。
与相同试验条件下实施例2的磁性花状磷酸钛吸附剂对稀土Y3+的吸附效果进行对比，如图3所示。可以看到在相同的稀土Y3+浓度情况下，磁性花状磷酸钛吸附剂对稀土Y3+的吸附率大于蒙脱石的吸附率，且当稀土Y3+浓度大于40mg/L时是蒙脱石的吸附率的2倍以上，而蒙脱石通常是一种优良的重金属离子的吸附剂。因此，所述磁性花状磷酸钛吸附剂是一种对稀土离子具有高吸附容量的吸附剂，具有吸附提取离子型稀土矿山尾水中稀土资源的应用潜力。

Claims (8)

1.一种磁性花状磷酸钛吸附剂，其特征是：由磁性内核纳米Fe3O4、中间保护层SiO2和吸附功能外壳磷酸钛TiP组成，结构式为：Fe3O4@SiO2@TiP；
制备所述的一种磁性花状磷酸钛吸附剂的方法，包括以下步骤：
步骤(1)，采用FeCl3·6H2O作为铁源，乙二醇作为溶剂和还原剂，乙酸钠作为碱源，柠檬酸钠作为粒径调整剂，在反应釜中进行溶剂热反应，用磁铁分离得到纳米Fe3O4；
步骤(2)，将正硅酸乙酯缓慢加入步骤(1)制得的纳米Fe3O4、乙醇、去离子水和28wt％浓氨水的混合溶液中，室温下搅拌，用磁铁分离得到Fe3O4@SiO2微球；
步骤(3)，将85wt％浓磷酸缓慢滴加到步骤(2)制得的Fe3O4@SiO2微球、钛酸四丁酯和乙醇混合体系中，水浴搅拌得到沉淀物，用磁铁分离得到磁性花状磷酸钛；
步骤(1)得到的纳米Fe3O4、步骤(2)得到的Fe3O4@SiO2微球、步骤(3)得到的磁性花状磷酸钛都需要用去离子水清洗，然后真空干燥；
所述步骤(3)中Fe3O4@SiO2微球:钛酸四丁酯:浓磷酸的质量比为1:5～10:40～80，乙醇的用量为使Fe3O4@SiO2微球的初始质量浓度达到0.5～2g/L；水浴温度为50℃，搅拌时间为3～12h。
2.制备权利要求1所述的一种磁性花状磷酸钛吸附剂的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤(1)，采用FeCl3·6H2O作为铁源，乙二醇作为溶剂和还原剂，乙酸钠作为碱源，柠檬酸钠作为粒径调整剂，在反应釜中进行溶剂热反应，用磁铁分离得到纳米Fe3O4；
步骤(2)，将正硅酸乙酯缓慢加入步骤(1)制得的纳米Fe3O4、乙醇、去离子水和28wt％浓氨水的混合溶液中，室温下搅拌，用磁铁分离得到Fe3O4@SiO2微球；
步骤(3)，将85wt％浓磷酸缓慢滴加到步骤(2)制得的Fe3O4@SiO2微球、钛酸四丁酯和乙醇混合体系中，水浴搅拌得到沉淀物，用磁铁分离得到磁性花状磷酸钛；
步骤(1)得到的纳米Fe3O4、步骤(2)得到的Fe3O4@SiO2微球、步骤(3)得到的磁性花状磷酸钛都需要用去离子水清洗，然后真空干燥。
3.根据权利要求2所述的一种磁性花状磷酸钛吸附剂的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中FeCl3·6H2O:乙酸钠:柠檬酸钠的质量比为1:2～10:0.2～0.6，乙二醇的用量为使Fe3 +初始质量浓度达到5～10g/L；反应釜温度为200℃，反应时间8～12h。
4.根据权利要求2所述的一种磁性花状磷酸钛吸附剂的制备方法，其特征是：所述步骤(2)中去离子水:乙醇:浓氨水的体积比为1:3～5:0.05～0.1；纳米Fe3O4:正硅酸乙酯的质量比为1:5～10，纳米Fe3O4初始质量浓度达到0.5～2g/L，搅拌时间为4～8h。
5.应用权利要求1所述的磁性花状磷酸钛吸附剂对离子型稀土矿山尾水的吸附、解吸方法，其特征是：首先将所述磁性花状磷酸钛吸附剂加入到离子型稀土矿山尾水中，室温下振荡吸附；其次搅拌后用磁铁将磁性花状磷酸钛吸附剂从尾水中固液分离出来；最后用酸溶液或盐溶液将磁性花状磷酸钛吸附剂中的稀土离子解吸提取；
所述磁性花状磷酸钛吸附剂的固液比为1～2g/L；
所述酸溶液为盐酸、硝酸中的至少一种，酸浓度为0.05～0.5mol/L；所述盐溶液为氯化钠、氯化钙和氯化镁中至少一种，盐浓度为0.1～1mol/L。
6.根据权利要求5所述的离子型稀土矿山尾水的吸附、解吸方法，其特征是：所述磁性花状磷酸钛吸附剂的粒径为2～3μm。
7.根据权利要求5所述的离子型稀土矿山尾水的吸附、解吸方法，其特征是：所述振荡速率为100～200rpm；振荡时间为30～90min。
8.根据权利要求5所述的离子型稀土矿山尾水的吸附、解吸方法，其特征是：所述离子型稀土矿山尾水中稀土浓度为<100mg/L。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111348634B (zh) * 2020-03-31 2023-02-28 龙佰四川钛业有限公司 一种层状α-磷酸钛的制备方法
CN112169748B (zh) * 2020-10-26 2023-01-24 广州大学 一种吸附剂及其制备方法和应用
CN112960749A (zh) * 2021-02-02 2021-06-15 中国科学院广州地球化学研究所 稀土元素污染的处理方法
CN113332957A (zh) * 2021-06-09 2021-09-03 江西理工大学 改性磁性掺杂材的制备方法及其从稀土矿废水中回收稀土元素的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102749314B (zh) * 2012-07-12 2014-10-22 陕西师范大学 用Fe3O4/SiO2@Gd2O3:Eu, Bi材料显现皮肤上指纹的方法
CN103408075A (zh) * 2013-04-24 2013-11-27 黑龙江大学 磁性TiO2/SiO2/Fe3O4纳米复合材料的制备方法
CN103626145B (zh) * 2013-12-04 2016-02-24 中国科学院化学研究所 磷酸钛纳米材料及其制备方法与应用
CN104148008B (zh) * 2014-08-19 2016-03-30 淮海工学院 一种重金属离子的高效吸附剂及其制备方法与应用
CN104258807B (zh) * 2014-10-13 2015-07-01 中国环境科学研究院 一种磁性纳米材料固相萃取剂及其制备方法、用途
CN105312023A (zh) * 2015-10-16 2016-02-10 南京农业大学 一种去除水中染料的磁性吸附剂及其制备方法和应用
CN107096494A (zh) * 2017-05-23 2017-08-29 太原理工大学 一种磁性核壳纳米复合吸附剂的制备与应用方法
CN107892361B (zh) * 2017-11-07 2021-03-19 燕山大学 一种磷酸钛纳米花涂层材料高深度净化水中重金属的方法
CN109022835B (zh) * 2018-08-30 2020-07-10 江西理工大学 精准除杂分步沉淀回收无铵稀土母液中稀土的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
花状纳米磷酸钛对铀（Ⅵ）、钍（Ⅳ）、铕（Ⅲ）和铯（Ⅰ）吸附性能研究;肖哲;《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅱ辑》;20200115;第C040-27页 *

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