稀土化合物在水体除氟技术中应用研究的进展

本文评述了近年来稀土化合物在水体除氟技术中应用研究的进展。介绍了国内外开发出的几种新型的稀土化合物除氟材料,并对其除氟性能进行了比较。     

READ-F树脂的除氟性能研究

通过静态和动态实验,研究了新型除氟树脂READ-F对F-的吸附性能,考察了pH、树脂的用量、通水倍数对该树脂除氟性能的影响,并与改性活性氧化铝(MAA)的除氟性能进行了比较.研究结果表明:pH=4时.临界通水倍数可达3 000;pH=6时,临界通水倍数仅为175.READ-F树脂应在pH≤4时使用.此时出水中溶出的金属离子浓度近似为零,表明该树脂具有良好的耐酸侵蚀性能.原水pH=4时,出水pH随着通水倍数的增大而减小,通水倍数为500时pH最小,然后随着通水倍数的增大而升高.MAA在较低用量(<4 g)时,除氟效率不如READ-F树脂高;但是在较高用量(≥4 g)时,MAA则高于READ-F树脂的除氟效率.     

水溶性壳聚糖稀土配合物的合成、表征及其抑菌性研究

以水溶性壳聚糖(CS)与稀土离子La3+, Nd3+, Sm3+, Eu3+和Dy3+在常温和pH值为4~5的条件下制备了水溶性壳聚糖稀土配合物CS-La, CS-Nd, CS-Sm, CS-Eu和CS-Dy. 并运用FT-IR, UV和TG-DTA对其配合物进行表征,并研究了配体和配合物的热稳定性及配合物的抑菌活性. 结果表明,5种配合物均有选择性抑菌性能;其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有很好的抑菌作用;其对5种菌的最小抑菌浓度(MIC)为120~500 mg/mL,低于800 mg/mL,且抑菌效果明显优于单独的壳聚糖和稀土硝酸盐. CS-Sm对大肠杆菌的抑菌性最好,MIC为125 mg/mL;而CS-Nd和CS-Sm对金黄色葡萄球菌的抑菌性最强,MIC均为120 mg/mL.     

硅胶载体除氟剂的性能研究

以层析硅胶为载体,以活性氧化铝和活性氧化镁为吸附质制备出了两种载体型除氟剂。在相似条件下,前人研究活化沸石除氟剂的动态除氟容量为0.98 mg/g,本实验制备的两种除氟剂的动态除氟容量分别为1.00 mg/g和1.72 mg/g,明显高于文献值。对实验室制备的硅胶/活性氧化铝和硅胶/活性氧化镁除氟剂的除氟性能进行了测试,测试分析了高氟水溶液中的常规离子SO42-、Cl-、Ca2 和Mg2 等对自制除氟剂的除氟容量的影响,表明这两种除氟剂有较好的抗干扰性。对比了高氟矿泉水的除氟数据,制备的除氟剂具有良好的除氟效果,为进一步制备除氟容量更高、抗干扰能力更强的除氟剂,提供了依据。     

铝土矿除氟吸附剂制备及其性能研究

以天然铝土矿物为原料,经高温煅烧活化制备高效除氟吸附剂。XRD图谱显示,该除氟剂主要成分为水铝石脱水生成的氧化铝。采用响应曲面法,对煅烧温度和煅烧时间与除氟剂吸附容量的关系曲线进行二次多项式拟合,结果表明煅烧温度对除氟剂吸附氟离子容量的影响程度高于煅烧时间,而两者的交互作用并不明显。在煅烧温度为840.8℃,煅烧时间为316.2min的最优制备条件下,其吸附容量约达1.7mg/g,是一种高效低廉的除氟吸附剂。     

除氟剂CeO2/SiO2的制备及其除氟性能研究

以原硅酸四乙酯(TEOS)和硝酸铈(Ce(NO)3.6H2O)为原料,采用溶胶凝胶法制备出了除氟剂CeO2/SiO2。采用IR、XRD、BET等分析方法对所得样品进行了表征,并初步研究了该除氟剂的除氟性能。结果表明,经400℃焙烧的CeO2/SiO2除氟剂在室温,原水,固液比为1∶20,振荡时间为2h时,除氟效果好,除氟率达90%以上,已达到国家饮用水标准0.5mg/L~1mg/L。     

新型除氟载铁聚丙烯酰胺凝胶的制备研究

由于Fe3+能够与水中游离的F-生成络合物,从而提高凝胶的除氟效率,故对合成的聚丙烯酰胺凝胶进行载铁实验。运用分光光度法测量不同pH值、不同反应温度、不同反应时间及不同的Fe3+浓度等条件下凝胶的载铁效果,并确定如下的最佳改性条件:Fe3+溶液浓度1.000 0 g/L,控制pH=1.75,在30℃恒温水浴中反应2 h。凝胶的最高载铁率可达61.25%,最佳除氟时间为2 h。通过本实验得到一种除氟率更高的凝胶,从而提高了水中的氟元素的去除率。     

磁性羟基磷灰石的制备及其除氟性能研究

氟离子在饮用水中浓度超过1.0mg/L,将对人体健康造成极大危害.通过原位共沉淀法将具有磁性的四氧化三铁掺入羟基磷灰石(HAP)中制备磁性HAP.磁性HAP可通过普通磁体将其吸附并分离回收.实验结果表明,最佳的制备条件为反应温度和时间为60℃和1h,陈化温度和陈化时间为25℃和12h,四氧化三铁用量为0.08g.比较了HAP和磁性HAP对水溶液中氟离子的去除效果.Langmuir模型更适合于该体系,拟合得到最大吸附容量为13.70mg/g,说明磁性HAP对氟离子的吸附属于单层吸附.ΔG0<0和ΔH0>0表明该吸附过程为自发的吸热过程.吸附过程符合拟二级动力学.磁性HAP循环再生使用4次以上,仍能保持85％以上的除氟效率.高吸附容量和优异的循环使用性能表明磁性HAP是一种有效的、可重复使用的除氟吸附剂.     

除氟剂的制备

以累托石、氢氧化铝等为原料,采用正交分析方法制备了累托石除氟剂。结果表明,所制备的除氟剂的吸附容量为2.21mgF-/g。     

羟基磷灰石微球的制备及废水除氟性能评价

以壳聚糖为模板,通过反向乳液聚合制备得到羟基磷灰石微球（CTS-HAP）,在利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、红外光谱（FT-IR）对改性和吸附前后微球进行微观分析基础上,测定其在氟化钠溶液中的平衡吸附量为17.8 mg/g（吸附pH=4）,微球对氟离子吸附符合多层分子吸附模型——Freundlich模型。针对氟离子质量浓度为2 789.2 mg/L、pH为1.7的酸性高含氟废水,设计二阶段除氟。初步除氟阶段氢氧化钙用量为10 864 mg/L,剩余氟离子质量浓度为200.6 mg/L,去除率为92.81%;深度除氟采用CTS-HAP微球吸附法,CTS-HAP微球用量为24 g/L,去除率为95.2%,满足处理后废水氟离子浓度要求。     

稀土金属醇盐的合成研究

用无水稀土乙酸盐 (乙酸镧、乙酸镨、乙酸钕、乙酸钐 )、金属钙粒与低碳醇 (甲醇、乙醇、异丙醇 )在芳香族类溶剂体系中回流加热反应 ,合成了稀土金属 (La ,Pr,Nd ,Sm)醇盐。各样品的红外光谱中均出现烷氧基与稀土元素键合的C -O -Re(Re为稀土离子 )键的特征吸收峰 ,稀土甲醇盐、稀土乙醇盐和稀土异丙醇盐的特征吸收峰分别位于 1 0 35 ,1 0 5 0cm- 1 和 1 1 6 0cm- 1 与 1 1 30cm- 1 左右。样品的紫外可见光谱也均出现了 3价稀土离子的特征吸收峰 ,证实样品为稀土醇盐。醇盐产率随低碳醇碳原子数的增加呈降低的趋势 ,即稀土甲醇盐 >乙醇盐 >异丙醇盐。醇盐产率随反应时间增加而逐渐增大 ,5～ 6h醇盐产率达到恒定。甲醇钐回流加热反应 6h的产率可达 84%。     

淀粉接枝丙烯酸高吸水性树脂制备及性能研究

以淀粉和丙烯酸为主要原料通过共聚反应制备淀粉接枝高吸水性树脂,研究了淀粉种类对高吸水性树脂性能的影响,并对高吸水性树脂进行生物降解实验.结果表明,高吸水性树脂的吸水率达到1079 g/g,60℃下8 h的保水率约为15%,在土壤中35 d后其降解率为29%.     

稀土催干剂中总稀土含量和无溶剂醇酸树脂中羟基含量的测定方法的改进

介绍了稀土催干剂中总稀土含量和无溶剂醇酸树脂中羟基含量的测定,并和传统方法作了比较。     

稀土改性尼龙66纤维染色性能研究

采用对比的方法,对稀土改性尼龙66纤维和普通尼龙66纤维的染色性能进行了研究。结果发现:稀土改性尼龙66纤维的上染率明显高于普通尼龙66纤维,对于各种染料上染率一般提高10%-20%,而且上染速度也快得多。这种改性纤维染色的皂洗牢度等于成稍高于普通尼龙66纤维,而日晒牢度基本上没有变化。另外染色织物的色调略有一些变化。其原因在于:这种稀土改性尼龙68纤维中,稀土离子的作用使染料与纤维之间的作用力增大,使染料更易于上染到纤维上,而且结合牢度增强。     

稀土氧化物对纳米抗菌陶瓷釉料性能的影响

将混合稀土氧化物添加到含银系纳米抗菌剂的陶瓷釉料中,在氧化气氛中1180℃温度下经烧成可制得纳米抗菌建筑卫生陶瓷.本实验研究了添加混合稀土氧化物对釉面质量和性能的影响.实验表明,该新釉料比不含混合稀土氧化物的纳米抗菌釉料具有更强的抗菌效果,且釉面质量良好.添加0.5 wt%的混合稀土氧化物后,釉面的白度、耐磨性、硬度、抗热震性都显著提高.     

我国高吸水性树脂全合成研究及发展趋势

对近年来国内在全合成高吸水性树脂方面的研究情况进行论述，并根据目前状况，对今后的高吸水性树脂的开发应用提出一些建议。     

制备不同稀土掺杂的纳米氧化钛光催化剂及其光催化活性

以钛酸丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法合成了Dy2O3-TiO2,CeO2-TiO2和Gd2O3-TiO2光催化剂。以甲基橙和亚甲基蓝为目标降解物,研究了3种复合光催化剂的光催化活性。通过紫外可见光光谱分析发现：3种光催化剂对不同降解物均表现出一定的光催化活性。掺杂质量分数(下同)为1．25％Gd2O3的光催化剂对甲基橙的降解效率较高,掺杂1．25％CeO2的光催化剂对亚甲基蓝具有较好的降解活性。因此,掺杂不同稀土氧化物的纳米TiO2光催化剂对不同有机物具有选择性降解活性。     

稀土矿物改性尼龙6的研究

研究稀土矿物（氟碳铈矿）填充改性尼龙６的力学性能和热性能，结果表明，稀土矿物的加入，可使尼龙６的拉伸强度，冲击强度，硬度等力学性能得以提高，并能提高制品的热稳定性，由于稀土矿物价廉，能降低材料成本，因而稀土矿物填充尼龙６具有一定的工业应用价值。     

掺稀土元素的高折射率玻璃微球的制备与性能研究

制备了掺有稀土发光材料的高折射率玻璃微球，并用XRD、SEM等进行了表征，实验结果表明，该玻璃微球粒径分布范围窄，光学性能好，其折射率为1.93，用改造的显微拉曼光谱仪测量了微球上转换发光光谱，在其荧光光谱上发现了很强的形貌共振，并用光学微腔理论进行了解释。