[发明专利]双模板法制备二氧化铈用于铅锌冶炼含氟废水处理的方法

说明书

本发明提供一种双模板法制备二氧化铈用于铅锌冶炼含氟废水处理的方法。在藻类模板中加入有机模板，通过浸渍、铈改性及煅烧的过程可得到铈改性材料。该材料特点为：具有高活性、反应时间短、性能稳定并且对氟离子具有很高的吸附性能。对于含氟量高达700ppm以上的水体，投加量为2‑4 g/L时，氟离子去除率可达75‑95%，并且对水体中其他阳离子例如镁离子、锌离子、铁离子、铜离子等几乎不具备吸附能力，有较好的阴离子选择性。目前，应用生物模板及有机模板双模板所制材料用于除氟尚未见文献报道。本材料可应用于各种工厂污水、湿法冶炼循环水、生产废水中氟离子的去除。

技术领域

本发明属于环保材料制备领域，具体涉及一种双模板法制备的铈改性新型去除水体中氟离子材料的方法。此材料具有较高的氟离子吸附能力，且具有极高的选择吸附性。针对于铅锌冶炼含氟废水具有良好的处理效果。

背景技术

近年来，湿法冶炼工业上出现了一系列关于氟处理的问题，主要原因为对含氟矿石的开采。在湿法冶炼中要对循环水进行电解，从而得到一系列单质金属，如：锌、锰、铅、铜、镍等。如果电解液中含氟量过高，会对剥板过程带来极大困难。通常使用的方法为投加大量CaO去除体系中氟离子，发生如下反应：Ca²⁺+2F^ˉ=CaF₂↓。但此方法CaO投加量过大，溶液体系中发生共沉淀，沉淀大量金属产物，如铅锌冶炼过程中将沉淀大量金属铅和金属锌。导致渣量过大，大大降低产品产量。另一种大量应用于处理水体中氟离子的方法是膜过滤法，但此法对膜的要求非常高，导致处理成本高。与此同时，随着电子工业的发展，大量的氢氟酸与氟化按被用来对硅与锗等半导体材料进行蚀刻与酸洗。焦碳、玻璃、电子、电镀、化肥、农药等行业的排放的废水中常含有高浓度的氟化物。大量的含氟废水在此类工业中产生，对环境造成极大压力，也对人体健康造成极大威胁。

铅锌冶炼工艺中产生的污酸（含氟量高达1000ppm以上，酸度极高，往往难达到排放标准）和吸收液（含氟量高达700ppm以上，含有大量的Zn²+，处理此液体的难度在于去除氟离子的同时保留Zn²+仍存在于体系中）一直是氟处理难题。针对以上两种含氟废水本材料具有极佳的处理效果，投加量为2-4 g/L，氟离子去除率达到73-95 %，并且对水体中其他阳离子例如镁离子、锌离子、铁离子、铜离子等几乎不具备吸附能力。

随着对稀土材料的开发，铈元素被研究应用到除氟领域，主要通过与分子筛进行配合从而提高吸附活性，在吸附过程中，表面金属离子首先倾向于配位水分子，通过氢氧根离子与氟离子交换来完成吸附过程。另外，在锻烧过程中，铈离子经扩散进入分子筛的骨架，使分子筛的活性得到提高，这些都将有利于除氟剂对氟离子的吸附作用。（徐应明,金家志,戴晓华,孙国红.用于水体中氟净化的活性氧化铈/介孔分子筛除氟剂的制备.农业环境保护. 2000 , 19(5):293-295）但是在分子筛吸附材料制备中，以分子筛的纳米孔道为模板剂组装功能材料，通常采用离子交换法，其交换容量很小，且只能交换阳离子，在分子筛的合成中组装客体（如配合物）往往难度较大。因此我们采用引入生物模板的方法，来避免传统分子筛材料带来的一些弊端。