专利名称：三钛酸钠晶须处理水溶液中重金属离子的方法
技术领域：
本发明是一种水处理方法(阳离子交换法)，特别涉及用三钛酸钠晶 须除去各种水质中含量较低的重金属离子的方法，含除去核废料中的重 金属离子的方法。
技术背景已知，重金属离子浓度较高的水溶液中除去重金属离子的方法有浓 縮富集、萃取、膜渗透等方法，便于对重金属的回收利用。也有使用阳 离子交换法的， 一般阳离子交换剂的交换容量小、交换速率低、造成成 本过高，难以形成工业化设施。而对于重金属离子浓度较低的水溶液则 不宜采用这些方法，主要是成本高、效率低、工艺复杂等。 一般情况下， 重金属离子浓度较低的水溶液大部分是直接排放到废水系统中，长期排 放，造成水系统中重金属离子的富集，则会破坏生态系统的平衡，并对 环境构成重金属污染。放射性核废料则不仅产生重金属离子的污染，还 产生放射性污染。 发明内容-本发明的目的在于提供一种用三钛酸钠晶须处理水溶液中重金属离 子的方法(阳离子交换法)。用本发明的方法处理水溶液中的重金属离 子，交换容量高、交换速率快、工艺简单、成本低。为实现上述目的，本专利采用以下技术解决方案。本发明的用三钛酸钠晶须处理水溶液中重金属离子的方法(阳离子交 换法)，是用三钛酸钠晶须材料作成的离子交换柱，并使含重金属离子
的水溶液通过该离子交换柱，以除去水溶液中的重金属离子。其中三钛 酸钠晶须的的制备方法是 U)混料按照钛源Ti02:钠源Na2(^2.0 3.0的摩尔比，将两种物料颗粒或粉 末混和均匀，制成混和料；(2) 烧结将上述混和料置于1000 130(TC的高温中，停留时间为20 150分钟，使其成为熔融体；(3) 骤冷将上述熔融体快速冷却成块状体；(4) 破碎将上述块状体用破碎机进行破碎，使用分样筛筛分成3 6 mm的粒径， 直接装入离子交换柱中。所说的钛源是指各种钛白粉中的一种或两种的混合，或锐钛矿粉、板 钛矿粉等的一种或两种的混合；而钠源是指无水碳酸钠、无水碳酸氢钠、 硝酸钠、氢氧化钠中的一种或两种以上的混合。采用上述方法具有以下优点由于三钛酸钠为层状结构的晶体状化合物，钠离子(Na+)居于层间， 而具有化学活性，可以与重金属阳离子进行交换反应，形成稳定的三钛 酸重金属化合物，通过改变化学状态，在一定的条件下还可以再生，使 阳离子交换剂的使用寿命大大延长，并降低了交换成本。三钛酸钠晶须 直接作成的交换剂，本身的机械强度较高，在水溶液中很难自动分散开， 从而可以直接制成离子交换柱中的离子交换剂，避免了中间的造粒过程。 此外，因是无机阳离子交换剂，没有污染形成。由此形成的阳离子交换 剂，工艺十分简单、操作方便；其交换容量是普通阳离子交换剂的4 8
倍；交换速率是普通阳离子交换剂的2 3倍；可以再生，寿命是普通阳 离子交换剂的1 3倍。
具体实施例方式
实施例
第一步制备三钛酸钠晶须 首先混料
按照钛源Ti02:钠源Na,0-2.8的摩尔比，将两种物料颗粒或粉末混 和均匀，制成混和料； 之后烧结
将上述混合料放入温度IIOO'C的高温炉中，停留120分钟，使其成 为熔融体；
之后骤冷
使用高温不锈钢容器，在空气中将上述熔融体进行急剧冷却。其方法 是高温不锈钢容器的下面通冷却水，使上述熔融体进入到不锈钢容器 中，能够快速冷却成块状体；
之后破碎
将上述块状体用破碎机破碎，然后使用5M1和3M1的分样筛筛分，取
粒径3 5mni的部分，即成为阳离子交换剂。 第二步将三钛酸钠晶须装入离子交换柱
将上述粒径3 5 mm的三钛酸钠晶须直接装到离子交换柱中，并使废 水通过该离子交换柱，即可以通过三钛酸钠的阳离子交换，除去重金属 离子。当三钛酸重金属化合物达到饱和时，可以使用再生方法，达到反 复使用的目的。
权利要求
1一种三钛酸钠晶须除去水溶液中重金属离子的方法，其特征在于，是用三钛酸钠晶须直接作成离子交换柱，并使含重金属离子的水溶液通过该交换柱，以除去水溶液中的重金属离子。其中三钛酸钠晶须的制造方法是(1)混料按照钛源TiO2∶钠源Na2O＝2.0～3.0的摩尔比，将两种物料颗粒或粉末混和均匀，制成混和料；(2)烧结将上述混和料置于1000～1300℃的高温中，停留时间为20～150分钟，使其成为熔融体；(3)骤冷将上述熔融体快速冷却成块状体；(4)破碎将上述块状体进行破碎，使用分样筛筛分成3～6mm的粒径，直接装入离子交换柱。
2、 根据权利要求1所述三钛酸钠晶须除去水溶液中重金属离子的方法，其 特征在于，所说的钛源是指各种钛白粉中的一种或两种的混合，或锐钛矿粉、 板钛矿粉等的一种或两种的混合。
3、 根据权利要求1或2所述三钛酸钠晶须除去水溶液中重金属离子的方法， 其特征在于，所说的钠源是指无水碳酸钠、无水碳酸氢钠、硝酸钠、氢氧化钠 中的一种或两种以上的混合。
全文摘要
本发明公开一种三钛酸钠晶须除去水溶液中重金属离子的方法(阳离子交换法)。该方法是用三钛酸钠晶须直接作成的离子交换柱里的离子交换树脂，并使含重金属离子的水溶液流过该离子交换柱，从而除去水溶液中的重金属离子。其中的三钛酸钠晶须由混料、烧结、骤冷、破碎成所需粒度等步骤组成。本发明的方法对水溶液中的重金属离子进行处理，工艺简单、交换容量大、交换速率高、成本低。适用于重金属含量较低的各种水质和核废料中具有放射性重金属离子的处理。
文档编号C30B29/62GK101117729SQ200610029750
公开日2008年2月6日 申请日期2006年8月4日 优先权日2006年8月4日
发明者岳双霞, 赵力力, 赵力杰, 黄继芬 申请人:上海秀普复合材料有限公司