用于吸附稀土元素的铁氧磁体吸附材及其吸附方法技术

本发明专利技术提供一种用于吸附稀土元素的铁氧磁体吸附材，是由四氧化三铁所构成，其晶相为逆尖晶石结构。本发明专利技术更提供一种稀土元素的吸附方法，包括：提供一含稀土元素的水体；添加上述的铁氧磁体吸附材至该水体，以形成一混合溶液；以及调整该混合溶液为碱性，以使该铁氧磁体吸附材吸附稀土元素。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种用于吸附稀土元素的铁氧磁体吸附材，是由四氧化三铁所构成，其晶相为逆尖晶石结构。本专利技术更提供一种稀土元素的吸附方法，包括：提供一含稀土元素的水体；添加上述的铁氧磁体吸附材至该水体，以形成一混合溶液；以及调整该混合溶液为碱性，以使该铁氧磁体吸附材吸附稀土元素。【专利说明】
本揭露是有关于一种吸附材及其吸附方法，特别是有关于一种用于吸附稀土元素 的铁氧磁体吸附材及其吸附方法。
技术介绍
稀土元素 （Rare Earth Elements, REE)称为「工业的维他命」被广泛应用于机械、 冶金、玻璃、陶瓷、石油、化工、皮革、农牧等各产业，在生活中随处可见。微量的稀土添加就 能明显改善金属材料性能，提高钢材的强度及耐磨性和抗腐蚀性能力，因此稀土元素常被 用于生产电池、永磁、荧光、储氢、催化、精密陶瓷等材料。然而，大量的产业需求已导致全球 面临供不应求的窘境。目前全世界可进行陆地开采的稀土矿估计约有9, 000多万吨，但往 往因品位（每吨矿石含稀土量）偏低，由于稀土元素在地壳中的含量极低，大量开采稀土矿 石已造成土地环境的严重破坏，且稀土矿的开采加工成本极高，造成其产品价格高昂。有鉴 于此，寻求陆地开采以外的稀土取得方法乃成为各国竞相较劲的关键技术。 吸附材（Adsorbent)在吸附程序中主宰着吸附的成效，因此，适当的选择吸附材 乃发展吸附浓缩技术的关键因素。磁铁矿（Magnetite, Fe3O4),又称铁氧磁体（Ferrite)，为 天然常见的尖晶石铁氧化物，其结构内的三个铁离子中，包含两个Fe 3+及一个Fe2+，即FeO. Fe2O3。铁氧化物中的二价离子可相互混合，形成固溶体，展现不同的磁性性质。因此，业界 需要一种具有快速吸附、脱附且容易分离与回收利用等特性的吸附材。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可快速吸附、脱附且容易分离与回收利用的吸附材。 本专利技术的另一目的在于提供一种可快速吸附、脱附的吸附稀土元素的方法。 本揭露的一实施例，提供一种用于吸附稀土元素的铁氧磁体吸附材，是由四氧化 三铁所构成，其晶相为逆尖晶石结构。 本揭露的一实施例，提供一种稀土元素的吸附方法，包括：提供一含稀土元素的水 体；添加一上述的铁氧磁体吸附材至该水体，以形成一混合溶液；以及调整该混合溶液为 碱性，以使该铁氧磁体吸附材吸附所述稀土元素。 本专利技术的优点在于：本专利技术的铁氧磁体吸附材对稀土元素具有良好亲和力，可快 速吸、脱附，且可快速分离铁氧磁体与稀土元素，吸附效果达20mg/g以上。利用本专利技术的铁 氧磁体吸附材的稀土元素的吸附方法，可藉由调整铁氧磁体吸附材的表面电荷，有效吸附 各类水体（工业废水、海水）中所含的稀土元素。 为让本专利技术的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配 合所附的附图，作详细说明如下。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本揭露的一实施例的一种铁氧磁体吸附材表面形态的SEM图； 图2是根据本揭露的一实施例的稀土元素 Nd的吸附动力曲线图； 图3是根据本揭露的一实施例的铁氧磁体吸附材对PH4.0水体所含稀土元素的吸 附率； 图4是根据本揭露的一实施例的铁氧磁体吸附材对pH7. 1水体所含稀土元素的吸 附率； 图5是根据本揭露的一实施例的铁氧磁体吸附材对pH8. 15水体所含稀土元素的 吸附率； 图6是根据本揭露的一实施例的铁氧磁体吸附材对pHll. 0水体所含稀土元素的 吸附率； 图7是根据本揭露的一比较实施例的铁氧磁体吸附材对PH2. 29水体所含稀土元 素的吸附率； 图8A?图8M是根据本揭露的一实施例的以不同浓度、种类的脱附剂对稀土元素 的脱附率； 图9是根据本揭露的一实施例的稀土元素 Nd的脱附动力曲线图。 【具体实施方式】 本揭露的一实施例，提供一种用于吸附稀土元素的铁氧磁体吸附材，由四氧化三 铁所构成，其晶相为逆尖晶石结构。 在一实施例中，上述铁氧磁体吸附材的粒径大体介于30?90nm。 本揭露的一实施例，提供一种稀土元素的吸附方法，包括：提供一含稀土元素的水 体，添加一上述的铁氧磁体吸附材至水体，以形成一混合溶液，以及调整混合溶液为碱性， 以使铁氧磁体吸附材吸附稀土元素。 在一实施例中，可以水热合成法制备铁氧磁体吸附材，其生成反应式如式（1)所 示。制造铁氧磁体吸附材的基本原理乃以添加两价铁离子于溶液中，并加入适量的碱（调 整pH值介于8?10)使其产生氢氧化物沉淀，在升温（温度控制介于60?90°C )条件下， 通入空气（曝气量介于3?5L/min)进行氧化反应，经适当反应时间，即形成尖晶石结构的 铁氧磁体吸附材。 3Fe2++60H -+1/202 - Fe304+3H20 式（1) 在一实施例中，上述水体可包括海水或工业废水。 在一实施例中，上述铁氧磁体吸附材的添加量大体介于1?3g/lL水体，即每IL 水体中，最多可添加1?3g的铁氧磁体吸附材。 在一实施例中，上述混合溶液的酸碱值大体介于8?11。 在一实施例中，本揭露稀土元素的吸附方法更包括回收吸附稀土元素的铁氧磁体 吸附材。 在一实施例中，可对上述混合溶液施予一外加磁场，以回收吸附稀土元素的铁氧 磁体吸附材。 在一实施例中，本揭露稀土元素的吸附方法更包括添加一脱附剂，以分离铁氧磁 体吸附材与稀土元素。 在一实施例中，上述脱附剂可包括硝酸、盐酸或硫酸。 在一实施例中，上述脱附剂的浓度大体介于0. 3?I. 0M。 实施例1、本揭露铁氧磁体吸附材的制备 本实施例以水热合成法制备铁氧磁体吸附材。首先，于反应器中加入IL去離子 水，之后，取27. 8g硫酸亚铁加入反应器中并搅拌使其完全溶解，接着，添加浓度为0. IM的 氢氧化钠使pH值调整为9. 5,之后，加热使溶液温度上升至80°C，同时以稳定的速率3L/ min (曝气量）送入空气并开始计算反应时间，反应持续直至氧化还原电位快速转折上升为 止，即可获得一铁氧磁体吸附材，如图1所示。图1为本实施例所合成铁氧磁体吸附材的 SEM图，由图可知，本实施例铁氧磁体吸附材的粒径约介于30?90nm之间。 实施例2、本揭露铁氧磁体吸附材对稀土元素的吸附、分离及吸附率（1) 首先，于反应器中加入IOmL含稀土元素的水体（初始浓度为1，OOOppb)，视水体 情况添加氢氧化钠或硝酸，将水体pH值分别调整至pH4. 0、pH7. 1、pH8. 15、pHll. 0等若干 pH值，之后，取0. 05g铁氧磁体吸附材加入反应器中，并搅拌使铁氧磁体吸附材与各pH值 溶液中的稀土元素充分混合，待吸附达平衡后，于反应器外施以一外加磁场，以分离出铁氧 磁体吸附材，并量测吸附材对稀土元素的吸附率。一般而言，铁氧磁体吸附材的添加量乃由 每单位铁氧磁体吸附材可吸附的稀土元素来推估，除可从实验得到此数据外，通常可藉由 模式计算方式来估算，常见的评估方式为等温吸附模式，即Langmuir model或Freundlich model。而吸附是否完整的判定则可由吸附动力曲线作为依据。举例来说，图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于吸附稀土元素的铁氧磁体吸附材，是由四氧化三铁所构成，其晶相为逆尖晶石结构。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗圣宗，游镇烽，涂耀仁，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71