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稀土水处理方面的应用
摘要：
本文介绍了近年来稀土金属在废水处理中的应用，
研
究概况了
用稀土制备各种稀土型吸附剂来处理生活中的污水废水，
为保护环境
提供了有力保障。
并且对有关的用稀土金属处理污
水的文献进行了归
纳比较
,
展望了稀土
在此方面的发展趋势。
关键词：
稀土
吸附剂
污水处理
Abstrct
：
This
paper
presents
recent
rare
earth
application
in
wastewater treatment, the use of rare
earth preparation of
various
rare
earth
adsorbent
to
deal
with
life
in
the
wastewater,
has
provided
the
powerful
safeguard
to
protect
environment.
And
on the use of rare earth metals in
sewage treatment are
summarized and
compared with literature, discussed in the
aspects of the development trend of
rare earth.
Key words:
rare
earth
；
adsorbent
；
wastewater treatment
水资源贫乏一直是我国面
临的一大难题，尤其是近年来随着国
内经济的迅速发展，用水量急剧上升，水资源的污染
也日趋严重。工
业水处理技术对于节约水资源、减少水污染等具有重要意义。因此，
随着工业水处理及环境保护要求地不断提高，
我国的水处理剂的品种
不断丰富，
性能不断提高。
尤其是稀土
在环境保护中所起的作用越来
越明显。稀土元素具有特殊的电子结构和独特的物理
—
化学特性
,
已
获得广泛的应用。近年来的研究显示
,
稀土
特异的催化性能及吸附性
能不仅在工业、农业等方面具有独特而显著的功效
,
而且在水污染治
理中发挥着不可替代的作用
[1]
。
稀土在我国最丰富的战略资源，它是很多高精尖产业所必不可
少原料，
中国有不少战略资源如铁矿等贫乏，
< br>但稀土资源却非常丰富。
我国是名副其实的世界第一大稀土资源国，已探明的稀土
资源量约
6588
万吨。
我国稀土资源
不但储量丰富，
而且还具有矿种和稀土元素
齐全、
稀土品位及矿点分布合理等优势，
为中国稀土工业的发展奠定
了坚实的基础。
稀土用途广泛，
可以使用稀土的功能材料种类繁多，
正在形成一个规模宏
大的高技术产业群，
有着十分广阔的市场前景和
极为重要的战略
意义
[2]
。
本文综述了利用稀土金属制备吸附剂，以及怎样它们应用
在污水
处理方面。
一
.
稀土吸附剂处理污水
1
.
稀土吸附剂的制备
程韵波
[3]
等人发明的一种稀土吸附剂及其制备方法
,
包括以
下步骤
,(1)
配液
:<
/p>
选取含稀土元素的化合物
,
溶解于蒸馏水
中
,
配成稀
土元素浓度为
0.2
～
0.6wt%
的循
环稀土溶液
;(2)
附载浸渍
:
将载体放
入固定床反应器或流化床反应器
,<
/p>
以线速为
1
～
3
m/h
的循环稀土溶液
进行常温附载处理
,
载体与循环稀土溶液重量比为
1
∶
20
～
50,
附载
1
～
3
小
时后
,
用碱液调节
pH
值
,
使得循环稀土溶液
pH<
/p>
值在
8
～
12<
/p>
之间
,
同时将固定床反应器或流化床反应
器中线速调至
3
～
8m/h,
再附载
1
～
3
小时
,
然后再常温静置浸渍
5
～
7
小时
;(3)
干燥焙烧
:
将附载后的载体
放入焙烧炉中
,
先进行干燥处理
,
干燥温度是
100
～
120
℃
,
干燥半小时
,
然后再以升温速率为每分钟
10-15
℃升温焙烧
,
最终焙烧温
度是
300
～
550
< br>℃
,
焙烧时间
0.5
～
2
小时
,
冷
却后
,
制得颗粒状稀土吸附剂。
另一种稀土吸附剂及其制备方法
,
将含稀土元素的化
合物
,
包
括氯化镧、氯化铈、氯化钪、
氯化钇、氯化镨、硝酸镧、硝酸铈、硝
酸钪、
硝酸钇、
硝酸镨中的一种
,
配制成稀土元素浓度为
0.2
～
0.6wt%
的稀土溶液
,
将载体
,
包括硅藻土、黏土、膨润土、氧化铝、浮石、陶
瓷、沸石、蛭石、高岭土、炉
渣中的一种
,
在稀土溶液中附载浸渍
,
再经干燥焙烧工序处理后
,
得到球体或
圆柱体的稀土吸附剂。该稀土
吸附剂能够应用于多种废水的治理
,
尤其是水体氮磷污染的治理
,
吸
附容量达
20-30mg/g,
吸附剂吸附
饱和后经再生可继续使用。
2.
稀土吸附剂的污水处理中的作用
稀土型吸附剂在处理含磷，含氮氨、含砷、含
氟、含镉等的
废水中起到了越来越重要的作用
[4]
。本文主要说明稀土吸附剂对氮氨
氟废水的处理。
（
1
）氨氮的介绍及其危害
氨是一种无色气体，有强烈的刺激气味。极易溶于水
。氮是
一种具有生物活性的化学物质；水中的非离子氨
< br>(-NH
，
)
对水生生物
有毒性影响。
氮氨可以降低水体中溶解氧的浓度，
在枯水期间较高浓
度的氮氨会使自来水处理运行困难，
造成
饮用水上网异味甚至完全不
能饮用。加速水体富营养化，造成河流湖泊水华和近海海域赤
潮
[ 5.
6
]
。
因此，
当水体中的氨氮
(NH
，一
N)
超过国家《地表水环境质量标
准
}GHZB<
/p>
．
1999
中的Ⅲ类标准时，就会造成水
体富营养化，破坏水体
使用功能
[7]
。
（
2
）稀
土型吸附剂处理氮氨废水
陈玉保等
[8]
对其去除生活污水中的
氨氮进行的研究表明：研制
的稀土吸附剂适用于处理弱酸性生活污水。
< br>他以分子筛为载体、
负载
镧制备稀土复合吸附剂，，并对
模拟含氮生活污水进行了实验研究，
在模拟生活污水含氨氮质量浓度
20
mg
/L,
pH=3
—
7
，吸附剂投加量
3
g/L
，吸附剂吸附
2 h
条下氨氮的去除率可以达到
97
％，出水
pH
在
60
—
85
之间，吸附剂饱和容量为
6
．
46
mg/L
。结果
表明在脱氮后溶液
的
ph
发生了较大的
变化。
稀土型吸附剂在脱氮的同时，
吸附剂表面有
羟基释放带溶液中，
导致溶液
ph
< br>值增大。
脱氮后，
溶液的
ph<
/p>
值均在
6-9
之间，达到了废水的外排标
准。稀土型吸附剂简化了工艺流程，还节
约了成本。
以往去除氨氮的方法如生化法、吹脱法等在工程实践
中应用很
少，
近年来，
国内开展了天然
沸石及改性沸石去除水中氨氮的研究
[9]
。
< br>江喆等
[10]
通过程渍一干燥．焙烧法制备了负载镧氧
化物的稀土吸附
剂，
探讨了改性沸石吸附氨氮的效果，
考察了该吸附剂对水中氨氮的
吸附性能，
实验结
果表明：
在镧离子浓度为
0.05mol/L
< br>焙烧温度为
500
度时，吸附剂的吸附效果最佳；采用该
吸附剂处理含氮氨模拟废水，
当废水
ph
为
8-10
，吸附剂加入量为
4g/
L
，反应时间为四小时时，氮氨
去除率可达到
< br>85%
以上。
Hung Ch
．
angmao
等
[11]
用活性
c
u
．
La
．
c
e
混合催化剂的湿式氧
化法去除溶液中的氨，结果表明在
cu
．
La
．
ce
条件下的湿式氧化效率
是该混合催化剂磨
碎率的函数，在
cu
．
La
．
ce
的摩尔比
7
：
2
：
1
，温
度
503 K
、部分
氧压
4
．
0 MPa
< br>条件下，氨的去除率约为
95
％。此外，
该实验还研究了湿式氧化催化过程中流速小于
9 h
时
，氨的初始浓度
和反映温度对氨的去除效率的影响。
（
3
）稀土型吸附剂处理含氟的水
我国是世界上饮水型氟病流行最广，危害最严重的国家之一，
因此水中静态除氟的研究尤为重要。
徐英明等
[12]
在
SiMCM-41
分子筛表面负载氧化铈，
制备出对水体中氟离
< br>子具有特效选择吸附作用的新型除氟材料。
吸附饱和的除氟剂可以再
生，再生后的活性比可达
90%
以上。
刘瑞霞等
[13]
通过制
备负载镧纤维吸附剂，
研究了其对氟离子的吸
附性能。结果表明
，制备纤维吸附剂的最佳
pH
为
5
．
0
—
7
．
0
，饱和负
载镧量<
/p>
(
镧／负载纤维
)
为
126
．
5 mg/g
，与其他吸附剂相比，该负载
纤维吸附剂对氟离子具有较好的吸附动力学特
征和较高的饱和吸附
容量。
此外，马
刚平等
[14]
采用多次浸渍．干燥．高温焙烧法制备了表面<
/p>
包裹镧氧化膜的硅胶吸附剂，
对模拟含氟水样进行了静态及动态吸
附
实验，结果表明，镧氧化膜硅胶具有吸附容量大
(2
．
650 mg/g)
、稳
定性好、
适用于处理偏酸性含氟水体等特点，
除氟效率可达
到
90
％以
上。其除氟机制是以离子交
换为主，兼有表面络合作用。对吸附达到