一种利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法，包括以下步骤：1）分别称取过二硫酸钠和乙酸，混合，搅拌至过二硫酸钠完全溶解，得还原预备液；2）将含四价铈废液与还原预备液混合，得铈待还原液；3）将磷酸加入铈待还原液中，充分搅拌，加热后冷却，固液分离，真空烘干，得磷酸铈。本发明专利技术方法可高效处置含四价铈废液，铈回收率高达99%，磷酸铈得率高达98%。同时应用本发明专利技术方法处置含四价铈废液过程中不仅得到磷酸铈，所产生的废液仅含有硫酸钠和碳酸钠，环境友好性明显，无需进行二次处置。

Preparation of cerium phosphate from waste liquid containing cerium tetrachloride

【技术实现步骤摘要】
一种利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法
本专利技术涉及对污染水体处置领域，尤其涉及一种利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法。
技术介绍
废液中四价铈的来源主要有两种途径，一种是由雨水从含稀土岩矿中淋溶出，一种是由人类活动所引发的含铈工业废水排放及稀土矿区尾水的渗排。由于四价铈含有未充满的4f电子，所以水体中的铈大都以离子型化合物存在。水体中含四价铈浓度过高会抑制水生植物和农作物的生长。水体中可溶性铈还可通过植物吸收-食物链生物迁移而影响人类健康。传统工艺上上，通常将水体中的四价铈先转化为三价，然后再进行回收。四价铈在水体中主要以水合离子的形式存在。因此在应用传统还原剂处置水体中的四价铈时，还原剂很难直接接触到四价铈，导致最终的铈回收效率较低。同时在将还原剂引入含铈废液时还会带入许多其杂质，致使得到的铈回收物得率较低。鉴于传统工艺中存在的问题，需要研究一种高效的四价铈处置方法其既可满足四价铈高效回收的需要，同时还要提高所回收铈产物的得率。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是提供了一种利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：一种利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法，包括以下步骤：1)分别称取过二硫酸钠和乙酸，混合，搅拌至过二硫酸钠完全溶解，得还原预备液；2)将含四价铈废液与还原预备液混合，得铈待还原液；3)将磷酸加入铈待还原液中，充分搅拌，加热后冷却，固液分离，真空烘干，得磷酸铈。其中，所述步骤1)中的过二硫酸钠和乙酸中的过硫酸根和乙酸摩尔比为0.2～0.6:1。其中，所述步骤2)含四价铈废液与还原预备液体积比1:2～3。其中，所述步骤2)的含四价铈废液中四价铈浓度为0.05～0.15M。其中，所述步骤3)磷酸浓度为0.1～0.3M。其中，所述步骤3)加热条件为：在70～100℃条件下加热5～15分钟。反应机理：传统方法中四价铈水化造成其与还原剂很难有效接触，从而造成四价铈还原效率低。同时，传统还原剂还原四价铈的产物易对三价铈的回收造成严重干扰。本专利技术不仅可有效解决四价铈水化造成还原效率低的问题，而且还原剂氧化产物溶于水中且环境友好，对三价铈回收无任何影响。具体而言，在加热条件下，过二硫酸钠热催化产生硫酸根自由基和氢氧化钠。硫酸根自由基可与乙酸反应，生成二氧化碳自由基和硫酸根。二氧化碳自由基可将废液中的四价铈快速还原成三价铈并生成二氧化碳。同时，在硫酸根自由基氧化激发作用下，部分磷酸根水解、凝聚产生聚磷酸。聚磷酸可选择性地吸附四价铈离子并破坏其水合结构从而将四价铈离子从液相中转移至固体表面并提高四价铈与二氧化碳自由基接触机率，提高四价铈还原效率。三价铈与磷酸根反应生成磷酸铈，促进聚磷酸分解释放更多的磷酸根。而氢氧化钠和硫酸根及二氧化碳反应，生成硫酸钠和碳酸钠。有益效果：本专利技术方法可高效处置含四价铈废液，铈回收率高达99％，磷酸铈得率高达98％。同时应用本专利技术方法处置含四价铈废液过程中不仅得到磷酸铈，所产生的废液仅含有硫酸钠和碳酸钠，环境友好性明显，无需进行二次处置。附图说明图1为本专利技术处理方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。含四价铈废液的组成为：含有0.05～0.15M硫酸铈、1～5M氯化钠、1～5M氯化铵、1～5M硫酸钠的水溶液。实施例1过硫酸根与乙酸摩尔比对铈回收率和磷酸铈得率影响利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法：按照过硫酸根与乙酸摩尔比0.1:1、0.15:1、0.18:1、0.2:1、0.4:1、0.6:1、0.62:1、0.65:1、0.7:1分别称取过二硫酸钠和乙酸，混合，搅拌至过二硫酸钠完全溶解，得九组还原预备液。分别将含四价铈废液与九组还原预备液按体积比1:2混合，得九组铈待还原液，其中含四价铈废液中四价铈浓度为0.05M。分别将0.1M磷酸加入九组铈待还原液中，充分搅拌，70℃条件下加热5分钟，冷却，固液分离，真空烘干，得九组磷酸铈。铈浓度检测、铈回收效率计算、磷酸铈得率计算：废液中铈离子的浓度可通过ICP-OES等离子体发射光谱仪(品牌：珀金埃尔默；型号：optima8000)检测。铈回收效率按照公式(1)进行计算，其中R铈为铈回收效率，c0和ct分别为铈初始浓度(M)和本专利技术方法处置后废液中铈的浓度(M)。磷酸铈得率按照公式(2)进行计算，其中D铈为磷酸铈得率，m磷铈为从废液中回收的磷酸铈(g)，V为废液体积(L)，c磷为磷酸根浓度(M)，n磷和n0分别为磷酸根和铈离子的分子量(g/mol)。试验结果见表1。表1过硫酸根与乙酸摩尔比对铈回收率和磷酸铈得率影响由表1可看出，当过硫酸根与乙酸摩尔比小于0.2:1(如表1中，过硫酸根与乙酸摩尔比＝0.18:1、0.15:1、0.1:1时以及表1中未列举的更低值)，过硫酸根较少，过二硫酸根热催化产生的硫酸根自由基较少，使得后继由硫酸根自由基氧化乙酸所生成的二氧化碳自由基的量较少，四价铈还原不充分，导致铈回收率和磷酸铈得率均随着过硫酸根与乙酸摩尔比减小而显著降低。当过硫酸根与乙酸摩尔比等于0.2～0.6:1(如表1中，过硫酸根与乙酸摩尔比＝0.2:1、0.4:1、0.6:1时)，过硫酸根适量，过二硫酸根热催化产生的硫酸根自由基适量，二氧化碳自由基较多，四价铈还原充分。最终，铈回收率均大于92％，磷酸铈得率均大于86％。当过硫酸根与乙酸摩尔比大于0.6:1(如表1中，过硫酸根与乙酸摩尔比＝0.62:1、0.65:1、0.7:1时以及表1中未列举的更高值)，过硫酸根过量，过二硫酸根热催化过程中产生过多的硫酸根自由基，四价铈还原过程受到抑制，已还原成的三价铈被重新氧化成四价铈，导致铈回收率和磷酸铈得率均随着过硫酸根与乙酸摩尔比的进一步增加而显著降低。因此，综合而言，当过硫酸根与乙酸摩尔比等于0.2～0.6:1时最有利于提高铈回收率和磷酸铈得率。实施例2废液中四价铈浓度对铈回收率和磷酸铈得率影响利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法：按照过硫酸根与乙酸摩尔比0.6:1称取过二硫酸钠和乙酸，混合，搅拌至过二硫酸钠完全溶解，得还原预备液。将九组含四价铈废液分别与九组还原预备液按体积比1:2.5混合，得九组铈待还原液，其中九组含四价铈废液中四价铈浓度分别为0.025M、0.035M、0.045M、0.05M、0.1M、0.15M、0.155M、0.165M、0.175M。分别将0.2M磷酸加入九组铈待还原液中，充分搅拌，85℃条件下加热10分钟，冷却，固液分离，真空烘干，得九组磷酸铈。铈浓度检测、铈回收效率计算、磷酸铈得率计算同实施例1。表2废液中四价铈浓度对铈回收率和磷酸铈得率影响由表2可看出，当废液中四价铈浓度小于0.05M(如表2中，废液中四价铈浓度＝0.045M、0.035M、0.025M时以及表2中未列举的更低值)，随着废液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）分别称取过二硫酸钠和乙酸，混合，搅拌至过二硫酸钠完全溶解，得还原预备液；/n2）将含四价铈废液与还原预备液混合，得铈待还原液；/n3）将磷酸加入铈待还原液中，充分搅拌，加热后冷却，固液分离，真空烘干，得磷酸铈。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）分别称取过二硫酸钠和乙酸，混合，搅拌至过二硫酸钠完全溶解，得还原预备液；
2）将含四价铈废液与还原预备液混合，得铈待还原液；
3）将磷酸加入铈待还原液中，充分搅拌，加热后冷却，固液分离，真空烘干，得磷酸铈。


2.根据权利要求1所述的利用含四价铈废液制备磷酸铈的方法，其特征在于，所述步骤1）中的过二硫酸钠和乙酸中的过硫酸根和乙酸摩尔比为0.2~0.6:1。


3.根据权利要求1所述的利用含四价铈废液...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，刘万辉，金俊勋，宋东平，刘龙飞，张树文，徐娇娇，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32