本發(fā)明涉及稀土元素提取廢水的水處理用載體制造方法、利用其的稀土元素提取廢水的水處理方法、稀土元素提取廢水的水處理用組合物及利用其的載體。

背景技術(shù)：

稀土元素(Rare Earth Elements)是原子序數(shù)57至71的15個鑭(lanthan)系元素和原子序數(shù)21的鈧(Sc)以及原子序數(shù)39的釔(Y)等17個元素的統(tǒng)稱。

提取這種稀土元素的工藝中會產(chǎn)生包含重金屬等的廢水，目前作為去除稀土元素提取廢水中的重金屬的普遍使用的方法為通過注入化學(xué)物質(zhì)的液狀NaOH來調(diào)節(jié)pH以去除重金屬沉淀等方法。

然而，提取稀土元素的工藝為利用化學(xué)物質(zhì)提取稀土類礦石中包含的稀土元素，由于提取過程中投放的化學(xué)物質(zhì)(HCl或者H₂SO₄)的濃度不同，因此除了稀土類礦石中含有的稀土元素，其它重金屬、放射性物質(zhì)、砷、氟等的溶析濃度也不同，因此存在處理這種物質(zhì)的化學(xué)藥品的調(diào)節(jié)非常難的問題。

在大韓民國專利授權(quán)公告第0823151號中，雖公開了多孔性聚氨酯發(fā)泡載體、其制造方法及流態(tài)化生物膜反應(yīng)裝置用曝氣池，但也沒能解決如上所述的問題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

非專利文獻

大韓民國專利授權(quán)公告第0823151號

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供稀土元素提取廢水的水處理用載體，并利用其提供稀土元素提取廢水的水處理方法，其中，煅燒貝類外殼，并混合由一定比例的碳酸鈣和生石灰組成的物質(zhì)及硫鹽，從而產(chǎn)出不僅能夠調(diào)節(jié)pH且溶解度(Ksp)低的硫化重金屬，由此制造出能夠同時去除稀土元素提取廢水中的重金屬及其它污染物質(zhì)的稀土元素提取廢水的水處理用載體。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種新穎的稀土元素提取廢水的水處理用組合物。

此外，本發(fā)明的又一目的在于提供一種將上述稀土元素提取廢水的水處理用組合物填入載體基底中的稀土元素提取廢水水處理用載體。

技術(shù)方案

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種稀土元素提取廢水的水處理用載體制造方法，其包括a)通過將煅燒的貝類外殼、硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯及多羥基化合物填入載體基底中制造粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體的步驟；以及b)干燥并分級所述a)步驟中制造的稀土元素提取廢水的水處理用載體的步驟。

本發(fā)明還提供一種稀土元素提取廢水的水處理方法，其包括a)將煅燒的貝類外殼、硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯及多羥基化合物填入載體基底的步驟；b)通過干燥并分級所述a)步驟中制造的混合物來制造粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體的步驟；以及c)將所述稀土元素提取廢水的水處理用載體投放到稀土元素提取廢水中從而進行水處理的步驟。

本發(fā)明還提供一種稀土元素廢水水處理用組合物，其包含煅燒的貝類外殼、硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯及多羥基化合物。

本發(fā)明還提供一種將所述稀土元素提取廢水水處理用組合物填入載體基底的稀土元素提取廢水水處理用載體。

有益效果

依據(jù)本發(fā)明對稀土元素提取廢水進行水處理時，除了重金屬以外還可對其它放射性物質(zhì)、砷、氟等進行有效處理，此外能夠資源化貝類外殼廢棄物，從而可以創(chuàng)造出附加價值。

附圖說明

圖1為表示對貝類外殼在900℃下進行2小時煅燒后的XRD分析結(jié)果的曲線圖。

圖2為表示粒狀化的載體的照片。

圖3為表示對稀土元素提取廢水進行水處理時，稀土元素提取廢水的隨時間pH變化的曲線圖。

圖4為表示對稀土元素提取廢水進行水處理時，稀土元素提取廢水的隨時間重金屬、放射性物質(zhì)以及其它污染源變化的曲線圖。

具體實施方式

本發(fā)明涉及稀土元素提取廢水的水處理用載體制造方法，其包括a)將煅燒的貝類外殼、硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯及多羥基化合物填入載體基底，從而制造粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體的步驟；以及b)干燥并分級a)步驟中制造的稀土元素提取廢水的水處理用載體的步驟。

以下將對本發(fā)明進行更詳細的說明。

在全篇說明書中，“稀土元素提取廢水”是指利用強鹽酸或者強硫酸在高溫下從稀土類精礦中提取稀土元素的過程中產(chǎn)生的廢水，所述稀土元素提取廢水具有pH 1以下的強酸性，并含有重金屬(Pb、Cd、Zn、Cd、Ni等)、砷、氟、放射性物質(zhì)(Th、U)以及由提取過程中所使用的化學(xué)藥品誘發(fā)的有機物質(zhì)((C₈H₁₇)₂HPO₃、草酸等)。

在本發(fā)明的一實施例中，所述硫鹽可以是堿金屬的硫化物，優(yōu)選為鈉(Na)的硫化物Na₂S，但并非僅限于此，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的的硫鹽，其范圍沒有限制。

所述硫鹽與重金屬結(jié)合時具有非常低的溶解度(Ksp)，因此其優(yōu)點 在于，由于重金屬處理效率高；并防止沉淀的沉淀物中的重金屬再溶析，因此具有減少沉淀物處理費用的效果。

在本發(fā)明的另一實施例中，所述a)步驟的煅燒優(yōu)選在850℃至1000℃下加熱1-3小時進行煅燒，但并非僅限于此。

在所述范圍內(nèi)進行煅燒的情況下，碳酸鈣(calcite，CaCO₃)的主峰最低，而且?guī)缀跞康奶妓徕}轉(zhuǎn)換為生石灰(quicklime，CaO)，因此是煅燒加工的最佳條件。

在本發(fā)明的又一實施例中，在所述a)步驟中煅燒的貝類外殼優(yōu)選為由碳酸鈣(CaCO₃)和生石灰(CaO)組成的組中選擇的1種或2種，但并非僅限于此。

在本發(fā)明的一實施例中，優(yōu)選地，所述煅燒的貝類外殼和硫鹽以10:1至1:10的重量比混合，更優(yōu)選為以相同的重量比混合，但并非僅限于此。

以所述范圍混合的原因在于，為了促進重金屬離子和硫鹽的化學(xué)反應(yīng)，能夠最為有效地將稀土元素提取廢水的低pH調(diào)節(jié)為中性。

在本發(fā)明的另一實施例中，為了聚氨酯(urethane)系列載體的粒狀化而使用所述二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和多羥基化合物，所述煅燒的貝類外殼及硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯、多羥基化合物優(yōu)選以4:1:1至4:3:3的重量比混合，更優(yōu)選為以2:1:1的重量比混合，但并非僅限于此。

以所述重量比混合的原因在于，能維持最佳的孔隙率和強度，因此是優(yōu)選的。

在本發(fā)明的又一實施例中，所述煅燒的貝類外殼的粒子尺寸優(yōu)選為0.01mm至0.50mm，但并非僅限于此。

具備所述范圍內(nèi)的粒子尺寸時，其優(yōu)點在于，有利于形成粒狀化的載體。

在本發(fā)明的一實施例中，所述a)步驟的填入優(yōu)選為，按照所述重量比將煅燒的貝類外殼及硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯、多羥基化合物放入攪拌機中，在15℃至30℃下以60rpm至120rpm的速度攪拌20分鐘至40 分鐘，但并非僅限于此。

通過所述過程排放CO₂從而形成孔隙，并構(gòu)成粒狀化。所述攪拌速度和攪拌時間是為了均勻混合材料并形成孔隙的條件，并且是構(gòu)成粒狀化并維持高強度的條件。如果超出所述范圍，孔隙率和強度都較低，因此即使構(gòu)成粒狀化也容易被破壞。

在本發(fā)明的另一實施例中，優(yōu)選地，所述稀土元素提取廢水的水處理用載體的孔隙尺寸為0.1μm至0.8μm，但并非僅限于此。

具有所述范圍的孔隙尺寸時的優(yōu)點在于，能夠誘導(dǎo)包含在稀土元素提取廢水中的污染物質(zhì)的吸附，且誘導(dǎo)水處理用載體中硫鹽的溶析。

在本發(fā)明的又一實施例中，優(yōu)選地，所述干燥在15℃至30℃下執(zhí)行2小時至4小時，但并非僅限于此。

所述干燥是為了穩(wěn)定具有孔隙的粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體，并且所述干燥條件是為了維持物質(zhì)特性。

完成所述干燥的粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體能夠以較寬范圍的粒度加工，為了設(shè)置于處理用反應(yīng)器(吸收塔形態(tài))并為了獲得通過有效流體流動的用于污染物質(zhì)處理的最佳粒度，可進行破碎、粉碎及粒度篩選工藝。

另外，本發(fā)明涉及一種稀土元素提取廢水的水處理方法，其包括a)將煅燒的貝類外殼、硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯以及多羥基化合物填入載體基底的步驟；b)干燥并分級所述a)步驟中制造的混合物，從而制造粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體的步驟；以及c)將所述稀土元素提取廢水的水處理用載體投放到稀土元素提取廢水中從而進行水處理的步驟。

在本發(fā)明的一實施例中，優(yōu)選地，所述水處理執(zhí)行30分鐘至2小時，但并非僅限于此。

所述水處理時間隨著污染濃度等是可變的。通過所述水處理可同時去除重金屬、放射性物質(zhì)等其它污染源。

另外，本發(fā)明涉及一種稀土元素提取廢水水處理用組合物，其包含煅燒的貝類外殼、硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯以及多羥基化合物。

在本發(fā)明的一實施例中，所述硫鹽可以是堿金屬的硫化物，優(yōu)選為鈉(Na)的硫化物Na₂S，但并非僅限于此，只要是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的的硫鹽，其范圍沒有限制。

所述硫鹽與重金屬結(jié)合時具有非常低的溶解度(Ksp)，因此其優(yōu)點在于，由于重金屬處理效率高；并防止沉淀的沉淀物中的重金屬再溶析，因此具有減少沉淀物處理費用的效果。

在本發(fā)明的另一實施例中，優(yōu)選地，所述貝類外殼和硫鹽以10:1至1:10的重量比混合，但并非僅限于此。

更優(yōu)選地，以相同的重量比混合，但并非僅限于此。

以所述范圍混合的原因在于，為了促進重金屬離子和硫鹽的化學(xué)反應(yīng)，能夠最為有效地將稀土元素提取廢水的低pH調(diào)節(jié)為中性。

在本發(fā)明的又一實施例中，為了聚氨酯系列載體的粒狀化而使用所述二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和多羥基化合物，所述煅燒的貝類外殼及硫鹽、二苯基甲烷二異氰酸酯、多羥基化合物優(yōu)選以4:1:1至4:3:3的重量比混合，更優(yōu)選為以2:1:1的重量比混合，但并非僅限于此。

以所述重量比混合的原因在于，能維持最佳的孔隙率和強度，因此是優(yōu)選的。

另外，本發(fā)明涉及將所述稀土元素提取廢水水處理用組合物填入載體基底的稀土元素提取廢水水處理用載體。

以下，將根據(jù)實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但以下公開的本發(fā)明的實施形態(tài)僅僅是示例性的，因此本發(fā)明的范圍并不限制于這種實施形態(tài)。本發(fā)明的范圍體現(xiàn)在權(quán)利要求書中，并進一步包含與權(quán)利要求書的記載均等的含義及范圍內(nèi)的所有變更。另外，在以下實施例和比較例中，表示含量的“％”和“份”在沒有特殊說明的情況下，以重量為基準。

實施例

實施例1.稀土元素提取廢水的水處理用載體的制造

a)填入到載體基底的步驟

a-1)貝類外殼的加工步驟

為了加工貝類外殼，清洗貝類外殼后，在900℃下煅燒處理2小時。在下述表1中顯示了煅燒前后的貝類外殼的成分分析結(jié)果(單位：重量％)。對貝類外殼(WOS)進行XRF分析的結(jié)果，檢測出少量的為重金屬的Zn。

而后，粉碎(APEXEL，納米3D磨粉機，大韓民國)煅燒的貝類外殼。

a-2)填入到載體基底的步驟

將所述a-1)步驟中獲得的3μm的貝類外殼及Na₂S、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、多羥基化合物以2:1:1的重量比放入攪拌機中，在常溫(20℃至25℃)下以100rpm的速度攪拌30分鐘，并填入到載體基底(氣石(airstone)；多孔石(尺寸2.5cm)，亞馬遜社，中國)。通過該過程將二氧化碳揮發(fā)，從而在粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體中形成了孔隙?？紫堵蕿?.48％。

b)干燥并分級步驟

為了穩(wěn)定形成有所述孔隙的粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體而進行了干燥工藝。干燥條件為常溫(20℃至25℃)下3小時。完成干燥的載體通過破碎(HS 50/90，SungBo機電株式會社制造)、粉碎(球磨)及粒度篩選工藝(生態(tài)分離器，Russell Finex制造)制造了0.25mm的粒狀化的稀土元素提取廢水的水處理用載體。

【表1】

*燒失量

應(yīng)用例1.稀土元素提取廢水的水處理方法

利用所述實施例1中制造的稀土元素提取廢水的水處理用載體，對稀土元素提取廢水進行水處理。通過所述水處理去除稀土元素提取廢水中的重金屬、放射性物質(zhì)及其它(砷、氟)，水力停留時間為1小時。確認了pH 8.5時具有最大的重金屬處理效率(參考表2、圖3及圖4)。

【表2】