申请日2012.05.30
公开(公告)日2013.12.18
IPC分类号B01J20/12; C02F1/28
摘要
本发明为一种铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特征在于：所述的废水中锶的浓度为5-150mg/L;在所述的含锶废水中加入铁改性凹凸棒石吸附剂，所述的含锶废水与所述的吸附剂的质量比为1∶(500-5000);所述的吸附过程在温度为0-50℃的条件下、采用静态和/或振荡、搅拌作用方式进行。本发明针对受锶污染的水体，通过在废水中加入铁改性凹凸棒石吸附剂进行吸附去除，本发明的有益效果是对锶的吸附效率高，操作过程简单，吸附条件要求低，吸附材料成本低廉、再生效率高、易于推广。本发明应用于去除水体中的锶，具有良好的经济和环保效益。
权利要求书
1.一种铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特征在于：
所述的锶在废水中的浓度为5-150mg/L;
在所述的含锶废水加入铁改性凹凸棒石吸附剂，所述的含锶废水中的锶与 所述的吸附剂的质量比为1∶(500-5000);
所述的吸附过程在温度为0-50℃的条件下、采用静态和/或振荡、搅拌方式 进行;
所述铁改性凹凸棒石吸附剂中铁元素含量按重量百分比计为 2.04%-30.45%;
所述的铁改性凹凸棒石吸附剂中添加的铁改性剂为易溶于水的铁化合物。
2.如权利要求1的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特征在 于：所述的含锶废水与所述的吸附剂的质量比为1∶500。
3.如权利要求2的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特征在 于：所述的含锶废水的pH值范围为7-11。
4.如权利要求3的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特征在 于：所述的吸附时间为6-48h。
5.如权利要求1的铁改性凹凸棒石吸附剂处理土含锶废水的方法，其特征在 于：
所述的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法还包括吸附剂的再生;
所述的吸附剂的再生是将吸附饱和的吸附剂与NaOH混合、浸泡、清水洗 涤即可，其中
所述的NaOH浓度为5%-15%;所述的浸泡时间为2-3h。
6.如权利要求1～5之一的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其 特征在于：所述的易溶于水的铁化合物选自硫酸铁、硝酸铁、氯化铁中的一种 或几种。
7.如权利要求6所述的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特征 在于：
所述的易溶于水的铁化合物为FeCl3·6H2O。
8.如权利要求6所述的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特征 在于：所述的铁改性凹凸棒石吸附剂的制备过程为：
提纯后的凹凸棒石分散于水中加入易溶于水的铁化合物，通过铁盐水解和调 节pH值制得所述铁改性凹凸棒石吸附剂。
9.如权利要求8所述的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特征 在于：所述的铁改性凹凸棒石吸附剂的制备过程为：
提纯后的凹凸棒石分散于水中，加入易溶于水的铁化合物;
调节pH值为中性;
搅拌、离心、烘干、研磨后制得所述铁改性凹凸棒石吸附剂。
10.如权利要求9所述的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法，其特 征在于：
用稀盐酸和稀氢氧化钠调节pH值。
说明书
一种铁改性凹凸棒石吸附剂吸附处理含锶废水
技术领域
本发明涉及含锶废水处理领域，进一步地说，是涉及一种铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法。
背景技术
锶是一种银白色的碱土金属。随着世界工业的发展，锶的使用领域逐步扩大和变化。19世纪末到本世纪初，人们将氢氧化锶用于提纯甜菜糖浆;两次世界大战期间，锶化合物广泛应用于生产烟火及信号弹;本世纪二三十年代，人们将碳酸锶用作钢的脱硫剂，以去除硫、磷等有害的杂质;50年代，在电解锌生产中，用碳酸锶来提纯锌;60年代末，人们将碳酸锶广泛用作磁性材料，并且将钛酸锶和氯化锶用于电子计算机存储器和火箭燃料;70年代，人们将碳酸锶用于制造彩色电视机屏幕玻璃以屏蔽X射线。目前，锶广泛应用于原子能工业，特别是在核电工业中，放射性锶还作为铀核裂变的产物之一，大量出现在核废水当中。放射性锶共有17种同位素(原子序数从锶-81到锶-97)，都是辐射源，其中毒理学意义最大的为锶-89和锶-90。锶-90的半衰期为28.1年，释放的β粒子最大能量为0.544MeV(百万电子伏特)，平均能量为0.20MeV;锶-89半衰期为50.4天，释放的β粒子最大能量为1.46MeV，平均能量为0.56MeV。目前核能作为一种清洁能源被越来越广泛的使用，预计到2020年我国核电装机容量将达到4000万KW，是目前核电发电量的两倍，而每座100万KW标准的轻 水堆将产生550m3/a的低中放固体废物，这些固体废物在自然界水气动力或人为作用下进入生态系统，污染大气、土壤、水体，通过食物链的富集作用进而危害人体。
锶是一种亲骨分布的核素，沉积在骨骼的无机盐部分最易被机体吸收，通过内辐照作用于骨骼和骨髓，对人体危害较大，且难排出体外。通过呼吸道进入机体的锶，通常在肺部的浓度较大，肺中的巨噬细胞吞噬了放射性微粒后，可形成电离密度高的放射源，并迅速散布至全身。长时间小剂量的外辐照或内辐照，可能会引起神经系统调节功能、心血管功能、免疫功能的障碍，甚至引起癌变。
为降低水环境中锶的生态风险，需要去除废水或地表水体中高浓度的锶。目前常规的水处理方法有物理、化学、生物法以及上述方法的组合处理方法。与传统的复杂工艺相比，吸附工艺具有工艺简单、处理效果稳定、价格相对低等优点。专利公开号为200410020879介绍了一种利用WK吸附材料处理重金属及放射性金属离子的方法，专利公开号为200810000889介绍了一种利用氧化型疏水葡甘聚糖吸附材料处理重金属及放射性核素的方法，两种方法均对重金属及放射性金属离子有较高的去除率，充分体现了吸附材料的高吸附性能，但两者所用的原材料种类多，制备工艺繁杂。且WK吸附材料要被填进吸附柱中进行吸附，对吸附的条件要求较高，难以推广使用。因此，急需一种新型、经济的吸附材料用于水体中锶的去除。土壤类吸附材料因为价格低廉、种类繁多，成为目前研究的热点。国内外有关锶的吸附研究采用的天然土壤类吸附材料，包括黏土、乌栅土、红壤等，也有采用改性复合吸附材料如膨润土/活性炭、零价铁等，但天然土壤类吸附材料存在吸附容量低，吸附浓度范围有限，不适宜 去除水体中高浓度的锶。
凹凸棒石是一种天然的粘土矿物，由于具有独特的层链状晶体结构和十分细小(约0.01μm×1μm)的棒状、纤维状晶体形态和较大的比表面积(内表面积可高达300-400m2/g，而外表面积取决于凹凸棒石晶体颗粒的大小，根据实测，苏皖凹凸棒石外表面积约为23m2/g)，决定了其具有良好的吸附性能。据已有文献报道凹凸棒石是重金属和有机物的强吸附材料，并且再生操作简单，再生率高，属于一种高效、经济、环保类的非金属类粘土矿物，具有广阔应用前景。目前的文献已经报道了凹凸棒石对废水COD的去除，去除率可高达90%以上，有的甚至达到100%，且再生率高，可重复使用，但将凹凸棒石应用于锶的吸附去除并未见报道。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法。对锶的吸附效率高，操作简单，易于推广。
本发明的目的是提供一种铁改性凹凸棒石吸附剂吸附含锶废水的方法。
所述的锶在废水中的浓度为5-150mg/L;
在所述的含锶废水加入铁改性凹凸棒石吸附剂，所述的含锶废水与所述的吸附剂的质量比为1∶(500-5000)，优选1∶500;
所述的吸附过程在温度为0-50℃的条件下、采用静态和/或振荡、搅拌作用方式进行。
在具体实施中，
所述的含锶废水的pH值范围为7-11。
所述的吸附时间为6-48h。
所述的铁改性凹凸棒石吸附剂处理含锶废水的方法还包括吸附剂的再生;
所述的吸附剂的再生是将吸附饱和的吸附剂与NaOH混合、浸泡、清水洗涤即可，其中
所述的NaOH浓度可以为5%-15%，优选10%;
所述的浸泡时间为2-3h。
本发明的铁改性凹凸棒石吸附剂是针对凹凸棒石原矿改性生成的一种新型吸附材料，该材料对锶的吸附效率更高，经再生后可重复利用，经济性强，操作简单。
所述铁改性凹凸棒石吸附剂中铁元素含量按重量百分比计为2.04%-30.45%;
所述的铁改性凹凸棒石吸附剂中添加的铁改性剂为易溶于水的铁化合物。
所述的易溶于水的铁化合物优选为选自硫酸铁、硝酸铁、氯化铁中的一种或几种，更优选为FeCl3·6H2O
所述的铁改性凹凸棒石吸附剂的制备过程为：
提纯后的凹凸棒石分散于水中加入易溶于水的铁化合物，通过铁盐水解和调节pH值制得所述铁改性凹凸棒石吸附剂。
可采用以下步骤：
提纯后的凹凸棒石分散于水中，加入易溶于水的铁化合物;
调节pH值为中性;
搅拌、离心、烘干、研磨后制得所述铁改性凹凸棒石吸附剂。
(1)凹凸棒石提纯
a.将原凹凸棒石粉碎、研磨得到粒径为100目的粉末;
b.向凹凸棒石粉末中加水，配成浓度为5-10wt%的悬浮液，搅拌，使凹凸棒石粉末分散均匀;
c.向分散处理后的悬浮液中加入质量比为1-5%凹凸棒石质量的六偏磷酸钠，搅拌0.5h，超声1h，静置2h，脱水至泥饼状，105℃干燥3h，得到提纯后的凹凸棒石;
(2)提纯后凹凸棒石改性
a.提纯后的凹凸棒石中加入水中搅拌，使提纯后的凹凸棒石粉末分散均匀，
b.加入易溶于水的铁化合物，
c.并通过稀盐酸和稀氢氧化钠将pH值调节为中性，
d.磁力搅拌2-3h，离心洗涤2-3次，40℃烘干36-48h，研磨得到粒径为100目的铁改性凹凸棒石吸附剂。
所述的吸附受竞争作用以及锶本身化学性质的限制，锶离子在酸、碱条件下均易反应，可知pH值对吸附具有重要影响，实验证明锶溶液优选pH值范围为7-11。吸附受温度、振荡速度影响小，可根据实际情况进行选择，吸附优选时间为6-48h，吸附效果随着时间的增长而增加，吸附48h后完全达到吸附平衡，平衡后吸附去除率达86%以上。
所述铁改性凹凸棒石再生，NaOH浓度为5%-15%，优选NaOH浓度为10%，浸泡2-3h，清水洗涤后可继续用于吸附水中的锶，再生后吸附去除率达61.3%。
本发明针对受锶污染的水体，通过在污水中加入铁改性凹凸棒石吸附剂进行 吸附去除，本发明的有益效果：
1.对锶的吸附效率高，
2.操作过程简单，
3.吸附条件要求低，
4.吸附材料成本低廉、再生效率高、易于推广。
因此，本发明应用于去除水体中的锶具有良好的经济和环保效益。
