專利名稱:新型高效貴金屬吸附劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及吸附樹脂的設(shè)計(jì)及其合成方法,特指一種新型高效貴金屬吸附劑及其制備方法。
背景技術(shù):
高分子螯合劑中過去研究得較多的是二亞二羧酸型(EDTA型)樹脂,它在分離、富集堿土金屬以及第一系列過渡金屬方面已取得實(shí)際應(yīng)用。但用于吸附貴金屬方面的吸附樹脂則研究得較少,文獻(xiàn)報(bào)道的主要有兩大類1、以聚合物為載體功能基在側(cè)基的吸附樹脂。如Reactive & Functional Polymers 1996(31)117-136,K-D.TOPP,M.Grote等人報(bào)道的含共振二胺結(jié)構(gòu)的樹脂、J.Appl.Polym.Sci,2001(82)3127-3132,LaiHua Ni,ChangHaiYi等提出硫脲樹脂和湖北化工,2000,(1)13,李曦,趙雷康等人報(bào)道的巰基胺型樹脂;2、功能基在主鏈上或主鏈和側(cè)鏈均有功能基的吸附樹脂,如高等學(xué)?;瘜W(xué)學(xué)報(bào),1998,19(2)322,李維實(shí),沈之荃等人報(bào)道的聚硫醚類樹脂。但這些樹脂現(xiàn)階段僅是從理論上研究并在實(shí)驗(yàn)室合成,并未產(chǎn)業(yè)化。主要原因是一方面螯合樹脂在酸性介質(zhì)中均有優(yōu)良的吸附容量,但在堿性介質(zhì)中的吸附量大幅度下降。而在電鍍行業(yè)中由于工藝的不同,其廢水有堿性和酸性,而且堿性介質(zhì)占多數(shù)。在冶金、水質(zhì)處理及其他行業(yè)中均遇到類似的問題。另一方面,由于合成吸附樹脂其特定的結(jié)構(gòu)要求涉及的合成步驟較多,要經(jīng)過多步有機(jī)合成和聚合反應(yīng),最終產(chǎn)物的產(chǎn)率低,并且中間的一些單體制備也比較復(fù)雜,這就對這類吸附樹脂最終市場化應(yīng)用造成了困難。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型高效貴金屬吸附劑及其制備方法,該吸附劑具有特定的結(jié)構(gòu),在各種PH值下均有良好的吸附性能、重復(fù)使用性能好,其制備方法合成步驟少、反應(yīng)條件溫和,非常易于工業(yè)化。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提出了一種特定結(jié)構(gòu)的新型高效貴金屬吸附劑,其結(jié)構(gòu)為含有以下基團(tuán)的吸附樹脂
該吸附劑采用一般的方法制得的氯甲基化交聯(lián)聚苯乙烯小球?yàn)檩d體,分別與氨基硫醇化合物在40-60℃進(jìn)行反應(yīng),然后再與二硫化碳在氫氧化鈉存在下在40-60℃反應(yīng),就可得到同時含兩個SH(SNa)和一個C=S及氨基的吸附劑。
該吸附劑合成的具體步驟是①用懸浮聚合合成低交聯(lián)度的聚苯乙烯小球,使交聯(lián)聚苯乙烯結(jié)構(gòu)適合作為吸附劑前驅(qū)體,并把小球在N,N’-二甲基甲酰胺或乙醇或二氧六環(huán)等溶劑中溶脹達(dá)到最大溶脹度,進(jìn)行氯甲基化,使氯甲基化程度達(dá)到最大。
②選擇各種氨基硫醇化合物在PH值在6-8之間的溶液中與氯甲基化聚苯乙烯在溫度為40--60℃下進(jìn)行反應(yīng),使反應(yīng)程度達(dá)到最大,其中氨基硫醇化合物為NH2(CH2)mSH,m=2,3-5和NH2(CH2)nC6H4SH,n=1-3及其衍生物。
③氨基硫醇聚苯乙烯在氫氧化鈉存在下與二硫化碳反應(yīng),在40-60℃反應(yīng)使反應(yīng)程度達(dá)到最大,生成含上述基團(tuán)的吸附劑。
本發(fā)明的有益效果①通過采用特殊的聚合方法,使交聯(lián)聚苯乙烯結(jié)構(gòu)上有合適的幾何特征,使其在進(jìn)行氯甲基化時有最大的氯甲基化程度,確保氯含量能達(dá)到最大。
②通過合成設(shè)計(jì)減少合成步驟,實(shí)現(xiàn)功能化和形成高分子吸附樹脂。
③通過合成設(shè)計(jì)含有能吸附大量貴金屬的特定的反應(yīng)性功能團(tuán),并在各種環(huán)境中有較的吸附容量,即一個分子同時含有四個吸附基團(tuán),即一個-N-、兩個-SH和一個C=S。
④通過選擇合適的解吸附劑,使在廢液、廢料中回收純金的回收率最大(≥95%),使回收金純度最高達(dá)99%。
⑤由于該吸附劑的合成僅為二步反應(yīng),而且原料均是常用試劑,反應(yīng)溫和,非常便于產(chǎn)業(yè)化。
使用該吸附劑經(jīng)對不同PH值的電鍍廢水吸附金的測試,在堿性介質(zhì)中與酸性介質(zhì)中有同樣的吸附量,而且對微量貴金屬的提取、分離和回收效果都很好。同時該吸附劑可重復(fù)使用。
圖1為本發(fā)明制備方法流程示意圖
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)稱取懸浮聚合法制得的低交聯(lián)度聚苯乙烯樹脂40.0g,在乙醇0.15L溶脹并用氯甲醚反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氯甲基化。用核磁共振表征氯甲基的引入。用元素分析表征氯含量;(2)氯甲基與氨基乙硫醇(50%的水溶液,70mL)反應(yīng),調(diào)節(jié)PH值為7,反應(yīng)溫度為40~60℃;(3)取上述反應(yīng)產(chǎn)物20.0g,加入CS2(100.0g)和NaOH水溶液(10%,40mL)繼續(xù)反應(yīng)4小時后,取出產(chǎn)物,過濾,酸洗,水洗,烘干后,即制得該吸附劑。產(chǎn)品用核磁共振、紅外光譜、元素分析表征,其基本結(jié)構(gòu)式為 其中苯乙烯小球表面可帶多個吸附基團(tuán),左圖僅為示意圖。
該吸附劑對不同PH值(4~10)的金溶液進(jìn)行吸附,再進(jìn)行解吸附,并測定解吸附后金純度。實(shí)驗(yàn)表明在不同的PH值下,吸附電鍍液廢水中的金量基本相同,金純度99%,且吸附劑可重復(fù)使用。
實(shí)施例2(1)取懸浮聚合法制得的低交聯(lián)度聚苯乙烯樹脂40.0g,在N,N’-二甲基甲酰胺(0.10L)中溶脹并用氯甲醚反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氯甲基化;(2)氯甲基與氨基乙硫醇(50%的乙醇溶液,75mL)反應(yīng),調(diào)節(jié)PH值為7,反應(yīng)溫度為40~60℃;(3)取上述反應(yīng)產(chǎn)物20.0g,加入CS2(80.0g)和NaOH水溶液(5%,60mL)繼續(xù)反應(yīng)4小時后,取出產(chǎn)物,過濾,酸洗,水洗,烘干得產(chǎn)品(同實(shí)施例1)。
該吸附劑對不同PH值(4~10)的金溶液進(jìn)行吸附,再進(jìn)行解吸附,并測定解吸附后金純度。實(shí)驗(yàn)表明在不同的PH值下,吸附電鍍液廢水中的金量基本相同,金純度99%,且樹脂可重復(fù)使用。
實(shí)施例3(1)取聚苯乙烯樹脂40.0g,在二氧六環(huán)(0.13L)中溶脹并用氯甲醚反應(yīng)實(shí)現(xiàn)氯甲基化;(2)氯甲基與氨基丙硫醇(50%的水溶液,75mL)反應(yīng),調(diào)節(jié)PH值為7,反應(yīng)溫度為40~60℃;(3)取上述反應(yīng)產(chǎn)物20.0g,加入CS2(80.0g)和NaOH水溶液(5%,60mL)繼續(xù)反應(yīng)4小時后,取出產(chǎn)物,過濾,酸洗,水洗,烘干后,即得產(chǎn)品(同實(shí)施例1)。
該樹脂對不同PH值(4~10)的金溶液進(jìn)行吸附,再進(jìn)行解吸附,并測定解吸附后金純度。實(shí)驗(yàn)表明在不同的PH值下,吸附電鍍液廢水中的金量基本相同,金純度99%,且樹脂可重復(fù)使用。
權(quán)利要求
1.新型高效貴金屬吸附劑,其特征是含有以下基團(tuán)的吸附樹脂
2.制備新型高效貴金屬吸附劑的方法,其特征是合成的具體步驟是①用懸浮聚合合成低交聯(lián)度的聚苯乙烯小球,使交聯(lián)聚苯乙烯結(jié)構(gòu)適合作為吸附劑前驅(qū)體,并把小球在N,N’-二甲基甲酰胺或乙醇或二氧六環(huán)等溶劑中溶脹達(dá)到最大溶脹度,進(jìn)行氯甲基化。②選擇各種氨基硫醇化合物在PH值在6-8之間的溶液中與氯甲基化聚苯乙烯在40-60℃下進(jìn)行反應(yīng)。③氨基硫醇聚苯乙烯在氫氧化鈉存在下與二硫化碳反應(yīng),在40-60℃反應(yīng)使反應(yīng)程度最大,生成含以下基團(tuán)的吸附樹脂。
全文摘要
本發(fā)明涉及吸附樹脂的設(shè)計(jì)及其合成方法,其通過采用特殊的聚合方法使交聯(lián)聚苯乙烯小球有合適的幾何特征,使其實(shí)現(xiàn)最大程度的功能化。通過設(shè)計(jì)減少合成步驟并使功能基含有吸附大量貴金屬的特定反應(yīng)性功能團(tuán)一個功能分子同時含四個吸附基團(tuán),所得的吸附劑不僅對貴金屬具有優(yōu)良的吸附性能和吸附選擇性,而且能在不同PH下表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能,滿足各種領(lǐng)域貴金屬的吸附回收。
文檔編號B01J20/22GK1683072SQ20051003792
公開日2005年10月19日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月2日
發(fā)明者路建美 申請人:江蘇工業(yè)學(xué)院