一种除砷吸附剂及其制备方法与流程

97％、pr6o
11
/treo 0.2-0.6％、nd2o3/treo 0.1-0.3％、sm2o3/treo 0.02-0.05％、eu2o3/treo《0.01％、gd2o3/treo《0.01％、tb4o7/treo 《0.01％、dy2o3/treo《0.01％、y2o3/treo《0.01％；各非稀土元素氧化物在除砷吸附剂总氧化物中的质量占比为fe2o
3 0.5-0.65％、zno 0.1-0.3％、cao 0.1-0.2％、al2o
3 0.02-0.08％、tio2《0.05％、zro2《0.05％。
12.本发明提供一种除砷吸附剂的制备方法，包括：
13.(1)分别制备混合稀土盐溶液和碱性沉淀剂溶液；
14.(2)在连续鼓泡通入空气条件下，将所述混合稀土盐溶液缓慢加入所述碱性沉淀剂溶液中，加入后控制混合溶液的最终ph值在9.0-13.5之间，得到沉淀物前驱体；
15.(3)对所述沉淀物前驱体进行老化处理，然后过滤、水洗，得到洗涤后的沉淀物前驱体；
16.(4)将所述洗涤后的沉淀物前驱体重新分散到碱性沉淀剂溶液中，在连续鼓泡通入空气的条件下，对沉淀物前驱体继续进行老化处理；最后过滤、水洗即可。
17.进一步的，步骤(1)所述混合稀土盐溶液为氯化混合稀土溶液、硫酸混合稀土溶液、硝酸混合稀土溶液中一种或几种，其中混合稀土氧化物的浓度之和为50-300g-reo/l，所述混合稀土盐溶液的ph值为0.5-4.0；所述碱性沉淀剂溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氨水溶液中的一种或几种，其中氢氧根离子的浓度为2-5mol/l。g-reo/l为单位体积(升，l)中混合稀土氧化物(reo)的重量(克，
18.g)。
19.进一步的，步骤(1)所述混合稀土盐溶液中混合稀土氧化物的浓度之和为100-250g-reo/l。
20.进一步的，步骤(2)和步骤(4)所述空气的流速为150-500l/h。
21.进一步的，步骤(2)所述混合稀土盐溶液的加入时间为1.5-5.0h。
22.进一步的，步骤(2)所述混合溶液的最终ph值为10.0-13.5。
23.进一步的，步骤(3)中所述老化处理的温度为20-60℃，老化处理的时间为1.0-10.0h。
24.进一步的，步骤(3)中所述老化处理的温度为20-50℃，老化处理的时间为2.0-7.0h。
25.进一步的，步骤(3)中所述水洗的温度为20-70℃，过滤、水洗后滤液的ph值《9.0。
26.进一步的，步骤(4)中所述碱性沉淀剂溶液中氢氧根离子的浓度为0.02-0.6mol/l。
27.进一步的，步骤(4)中所述老化处理的温度为20-60℃，老化处理的时间为0.5-10.0h。
28.进一步的，步骤(4)中所述老化处理的温度为20-55℃，优选为20-60℃，老化处理的时间为1.0-7.0h，优选为1.5-5.0h。
29.进一步的，步骤(4)中所述水洗温度为20-70℃，所述过滤、水洗后滤液的ph值《9.0。
30.有益效果：
31.(1)将钕铁硼废料和荧光粉废料中的高价值稀土元素通过溶剂萃取回收后，同时还会副产以镧铈为主要成分的氯化混合稀土溶液，本发明可以采用廉价的氯化混合稀土溶
液副产品为原料，原料成本低，来源广泛，且对生产设备的要求低，获得产品的稳定性好，易于规模化工业生产。
32.(2)本发明以空气作为氧化剂，可以避免当使用其他氧化剂(比如：双氧水、高氯酸盐、高锰酸盐等)时所带来的杂质元素的导入。
33.(3)本发明的除砷吸附剂性能优异，对as(iii)的饱和吸附容量可达435mg/g。
附图说明
34.图1为本发明除砷吸附剂制备工艺流程图。
35.图2为本发明实施例2所得除砷吸附剂的as(iii)的平衡吸附容量(ce/qe)与平衡浓度(ce)的关系图。
具体实施方式
36.下面结合附图进一步说明本发明的实施例。
37.实施例1
38.在2l的烧杯中，室温下加入0.5l的氢氧化钠溶液，其浓度为3.0mol/l。
39.在转速为750rpm的快速搅拌条件下，通过空气分布器从烧杯底部鼓泡通入空气，空气流速为250l/h；室温下的氯化混合稀土溶液(recl3)，其混合稀土氧化物(reo)换算浓度为150g/l，溶液ph值为1.0-3.0之间，氯化混合稀土溶液(recl3)中的各组分的质量含量分别为：
40.treo》97％,la2o3/treo＝2.28％,ceo2/treo＝96.92％,pr6o
11
/treo＝0.54％,nd2o3/treo＝0.21％,sm2o3/treo＝0.02％,0.005≤eu2o3/treo《0.01％,0.005≤gd2o3/treo《0.01％,0.001≤tb4o7/treo《0.01％,0.001≤dy2o3/treo《0.01％,0.005≤y2o3/treo《0.01％,fe2o3＝0.54％,zno＝0.12％,cao＝0.11％,al2o3＝0.06％,0.01≤tio2《0.05％,0.01≤zro2《0.05％，其他非稀土元素含量《0.5％。
41.上述的氯化混合稀土溶液0.5l缓慢滴加到上述的氢氧化钠溶液中，滴加时间为2h，沉淀后溶液的最终ph值控制在10.0-13.5之间。对沉淀物前驱体进行第一次的老化处理，老化温度为30℃，老化时间为4h。老化处理后的沉淀物前驱体进行过滤和室温水洗，过滤水洗后滤液的ph《9.0。
42.洗涤后的沉淀物前驱体重新分散到0.5l浓度为0.1mol/l的氢氧化钠溶液中，在转速为750rpm，空气流速为250l/h的条件下，对沉淀物前驱体进行第二次的老化处理，老化温度为30℃，老化时间为2h。
43.对第二次老化处理后的沉淀物前驱体进行过滤和水洗，水洗温度为50℃，过滤水洗后滤液的ph值《9.0，即得。所得产物中4价铈占总铈的质量含量(ce
4
/σce)为80-85％。
44.实施例2
45.在实施例1的基础上，调整氯化混合稀土溶液(recl3)的组分。
46.氯化混合稀土溶液(recl3)中的各组分的含量分别为：treo》97％,la2o3/treo＝5.85％,ceo2/treo＝93.35％,pr6o
11
/treo＝0.51％,nd2o3/treo＝0.23％,sm2o3/treo＝0.02％,0.005≤eu2o3/treo《0.01％,0.005≤gd2o3/treo《0.01％,0.001≤tb4o7/treo《0.01％,0.001≤dy2o3/treo《0.01％,0.005≤y2o3/treo《0.01％,fe2o3＝0.64％,zno＝
0.26％,cao＝0.16％,al2o3＝0.07％,0.01≤tio2《0.05％,0.01≤zro2《0.05％，其他非稀土元素含量《0.5％。
47.实施例3
48.在实施例1的基础上，调整氯化混合稀土溶液(recl3)的组分。
49.氯化混合稀土溶液(recl3)中的各组分的含量分别为：treo》97％,la2o3/treo＝13.72％,ceo2/treo＝85.62％,pr6o
11
/treo＝0.41％,nd2o3/treo＝0.18％,sm2o3/treo＝0.03％,0.005≤eu2o3/treo《0.01％,0.005≤gd2o3/treo《0.01％,0.001≤tb4o7/treo《0.01％,0.001≤dy2o3/treo《0.01％,0.005≤y2o3/treo《0.01％,fe2o3＝0.56％,zno＝0.28％,cao＝0.13％,al2o3＝0.06％,0.01≤tio2《0.05％,0.01≤zro2《0.05％，其他非稀土元素含量《0.5％。
50.实施例4
51.在实施例2基础上，将所用氯化混合稀土溶液(recl3)中混合稀土氧化物(reo)换算浓度由150g/l调整至为200g/l，作为出发原料进行沉淀反应。
52.实施例5
53.在实施例2基础上，调整沉淀反应和老化处理的温度为在45℃。
54.实施例6
55.在实施例2基础上，使用浓度为3.0mol/l的氢氧化钠溶液0.4l和浓度为3.0mol/l的氨水溶液0.1l的混合溶液作为碱性沉淀剂进行沉淀反应。
56.对比例1
57.在实施例1的基础上，采用在室温下加入0.1l质量浓度为30％的双氧水溶液，取代空气作为氧化剂进行氧化沉淀反应。
58.吸附试验方法
59.1、吸附用标准溶液的配置
60.将适量的亚砷酸钠(naaso2)粉末溶解于去离子水中，制备得到as(iii)浓度为250mg/l的吸附用标准溶液。用稀硫酸(h2so4)溶液调整as(iii)标准溶液的ph＝7。
61.2、静态吸附容量的测定
62.取水合稀土氧化物成品0.10g(按干基稀土氧化物计)放入100ml容量的塑料瓶中，加入as(iii)浓度为250mg/l的标准溶液80ml，将塑料瓶固定在30℃的水浴中在100rpm的水平振荡条件下振荡24h。振荡结束后将悬浮液离心分离，上清液用电感耦合等离子体发射光谱仪(icp)定量分析溶液中残留的as(iii)浓度。
63.3、静态吸附容量的计算
64.as(iii)在吸附剂上的静态吸附量容可按下式计算:
65.q＝(c
0-c
t
)
×
v/m
66.c0：吸附前的as(iii)浓度，mg/l(icp分析值)
67.c
t
：吸附后的as(iii)浓度，mg/l(icp分析值)
68.v：吸附溶液的体积，l
69.m：吸附剂重量，g
70.q：静态吸附容量，mg/g
71.4、饱和吸附容量的计算
72.根据langmuir吸附等温方程式：
73.ce/qe＝ce/qm 1/(k
l
×
qm)
74.ce:as(iii)的平衡浓度，mg/l
75.qe:as(iii)的平衡吸附容量，mg/g
76.qm:as(iii)的饱和吸附容量(理论最大吸附容量)，mg/g
77.k
l
:langmuir吸附常数，l/mg
78.对实施例1-6和对比例1的所得产物进行as(iii)的吸附性能测试，测试结果见表1。
79.表1
[0080][0081][0082]
将实施例2的产品进行as(iii)的吸附性能测试，调整as(iii)初始浓度，测试结果见表2。并针对实施例2的水合混合稀土氧化物成品，将其在不同as(iii)初始浓度时得到的平衡浓度(ce)与其对应的平衡吸附容量(qe)的比值(ce/qe)对平衡浓度(ce)作图，可以得到langmuir吸附等温线方程式，依此计算得到as(iii)的饱和吸附容量(理论最大吸附容量)，即qm＝435mg/g，如表2所示。
[0083]
表2
[0084][0085]
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都涵盖在本发明范围内。