离子型稀土尾矿基沸石材料及其去除溶液中铅离子的方法

技术领域

本发明涉及固废资源化利用领域，特别是离子型稀土尾矿基沸石材料及其去除溶液中铅离子的方法。

背景技术

沸石的骨架是由氧、硅和铝组成的，它是一个复杂的三维空间结构，理想化的沸石的初级单元结构。沸石分子筛具有比表面积大、选择性强和吸附能力强等优点，是目前研究最多的吸附材料之一，此外，它还具有耐高温、耐酸和耐辐射等特点，这些物理化学性能也决定了沸石分子筛在水污染治理方面具有很大的应用前景。

目前有关沸石类材料的合成方法按照原材料的不同可分为三类：第一种是完全采用高纯化学试剂作为硅铝源进行材料制备；第二种是采用高纯度的硅铝矿物为原材料，预活化处理后用于沸石材料制备；第三种则是采用以含硅铝的固废为原料制备沸石。上述第一种方法可得到物理化学性质较为一致的沸石材料，制备过程的可控性最高，但需要消耗大量化学试剂，工艺成本较高且合成过程中易产生有害物质；第二种方法以利用矿物中硅铝为主要目的，避免了化学试剂带来的二次污染隐患，但对矿物纯度有一定要求；第三种方法以固废中硅铝组分为原料，使制备工艺及成本大幅降低且达到“变废为宝”的目的，但复杂的化学组成使得制备过程的可控性较差。利用矿业固废为原料制备沸石材料并用于水中重金属离子的去除具有重要的意义。研究人员以粉煤灰、铁尾矿等固废为原料制备了不同物相的沸石材料。离子型稀土尾矿主要由石英、粘土、云母、长石等矿物组成，含有丰富的硅铝组分，是潜在沸石类材料制备的硅铝来源。

发明内容

本发明提供离子型稀土尾矿基沸石材料及其去除溶液中铅离子的方法，以解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：离子型稀土尾矿基沸石材料及其去除溶液中铅离子的方法，包括以下步骤，

步骤一：采用筛子分离出特定粒级的离子型稀土尾矿进行热活化；

步骤二：将步骤一中筛分出的尾矿置于马弗炉中在一定温度内进行热活化一定时间；

步骤三：取热活化尾矿与一定浓度的氢氧化钠溶液混合搅拌，以一定的反应液固比置于一定温度的油浴锅中反应一定时间；

步骤四：将反应后的尾矿悬浮液抽滤，用去离子水反复洗涤固体直至洗涤滤液为中性；

步骤五：将洗涤后的反应产物置于鼓风干燥箱在一定温度下干燥，研磨得到所述离子型稀土尾矿基沸石材料。

作为本发明的进一步方案，步骤一中所述的特定粒级为0.045～0.074mm；

作为本发明的进一步方案，步骤二中所述的一定温度为：550～850℃、一定时间为：1～3h；

作为本发明的进一步方案，步骤三中所述的氢氧化钠浓度为1～5mol/L，反应液固比为：5～20，油浴锅温度为45～85℃，反应时间为3～10h；

作为本发明的进一步方案，步骤五中干燥温度为80～120℃。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.本发明采用简单的工艺以离子型稀土尾矿为原料制备沸石材料，实现了尾矿的资源化利用；

2.所制备的离子型稀土尾矿基沸石材料对溶液中铅离子具有较快的吸附速率、较大的吸附容量及较好的吸附选择性；

3.本发明实现了“以废治废、变废为宝”的尾矿资源化利用新途径。本发明以离子型稀土尾矿为原料制备沸石工艺简单，性能稳定，其对溶液中铅离子表现出优异的吸附性能，工业化应用前景广阔。

附图说明

图1本发明实施例1中不同反应时间得到的沸石材料的XRD图；

图2本发明实施例1中不同反应时间得到的沸石材料的SEM图

图3本发明实施例2中不同pH条件下沸石材料对Pb2+的去除率及吸附量；

图4本发明实施例3中不同初始浓度条件下沸石材料对Pb2+的去除率及吸附量；

图5本发明实施例4中不同吸附时间条件下沸石材料对Pb2+的去除率及吸附量。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

采用筛子分离出特定粒级的离子型稀土尾矿进行热活化，筛分出的尾矿置于马弗炉中在一定温度内进行热活化一定时间，

取5g经过850℃热活化1h的离子型稀土尾矿加入50mL浓度为5mol/L的NaOH溶液中；将混合反应物置于油浴锅中反应，反应温度为85℃，反应时间分别为3h、8h、10h，反应后的产物经过过滤、洗涤、干燥、研磨后进行测试分析。

图1为本实施例中不同热活化时间对沸石材料的XRD衍射图谱，由图可知，三种不同反应时间产物的XRD图分别在2θ大约为7°、10°、16°、21°、24°、27°、30°、34°处均出现了A型沸石的特征衍射峰，表明在活化后的离子型稀土尾矿经过不同时间反应产物的产物均主要以A型沸石相为主。SEM图也证实了立方体状的A型沸石的生成。

实施例2

以实施例1中反应时间为3h的离子型稀土尾矿基沸石材料为吸附剂，取0.1g吸附材料，分别加入5组不同初始pH(2、3、4、5、5.5)的铅离子溶液中，Pb

图3为本实施例中不同pH条件下沸石材料对Pb

实施例3

在5组pH为4、体积为50mL、初始浓度分别为100mg/L、200mg/L、300mg/L、500mg/L、1000mg/L的Pb

图4为本实施例中不同初始浓度条件下沸石对Pb

实施例4

在7组浓度为100mg/L、pH为4、体积为50mL的Pb

图5为本实施例中不同吸附时间条件下沸石材料对Pb

1.本发明采用简单的工艺以离子型稀土尾矿为原料制备沸石材料，实现了尾矿的资源化利用；

4.所制备的离子型稀土尾矿基沸石材料对溶液中铅离子具有较快的吸附速率、较大的吸附容量及较好的吸附选择性；

5.本发明实现了“以废治废、变废为宝”的尾矿资源化利用新途径。本发明以离子型稀土尾矿为原料制备沸石工艺简单，性能稳定，其对溶液中铅离子表现出优异的吸附性能，工业化应用前景广阔。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。