專利名稱：一種從氟碳鈰礦廢液中去除鉛的殼聚糖螯合樹脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螯合樹脂及其制備方法，具體涉及一種從氟碳鈰礦廢液中去除鉛的殼聚糖螯合樹脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
氟碳鈰礦是我國主要的稀土資源，具有易采、易選、易冶煉的特點(diǎn)，引起了國內(nèi)外的極大關(guān)注。氟碳鈰礦中除了含有稀土元素外，同時(shí)也含有不少例如鉛等非稀土元素，其中鉛的含量約廣2%。。酸溶時(shí)，鉛會(huì)與所需的稀土元素一起進(jìn)入溶液。進(jìn)而，隨著稀土元素進(jìn)行后續(xù)的分離工序，鉛會(huì)進(jìn)入到廢水和廢渣中，對周圍的環(huán)境產(chǎn)生污染。國家在《稀土工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中嚴(yán)格限制了工業(yè)污染物中鉛的含量，最高允許排放濃度為O. 5mg/L。如何有效地去除稀土礦冶煉廢液中的鉛，使其達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。
近年來，人們多采用吸附法除去稀土礦冶煉廢液中的鉛。該方法成本較低、操作簡便，其一般采用殼聚糖通過交聯(lián)反應(yīng)制備得到的網(wǎng)狀聚合物、凝膠或交聯(lián)樹脂作為吸附劑， 用以吸附鉛重金屬。上述吸附法中利用到的殼聚糖是一種線性的天然有機(jī)高分子聚合物， 其分子中含有豐富的氨基和羥基官能團(tuán)，對重金屬離子有良好的吸附和螯合作用。但是殼聚糖在酸性條件下易軟化流失，不適于直接作吸附劑使用。于是，現(xiàn)有技術(shù)中一般通過交聯(lián)反應(yīng)形成酰胺鍵，使殼聚糖形成網(wǎng)狀聚合物、凝膠或交聯(lián)樹脂以后，再用作吸附劑來使用。
上述利用吸附法除去稀土礦冶煉廢液中的鉛的技術(shù)方案存在的缺點(diǎn)是首先，殼聚糖在進(jìn)行交聯(lián)的同時(shí)，也降低了結(jié)構(gòu)中自由氨基的含量，降低了對重金屬的吸附能力。另外，戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、環(huán)硫氯丙烷和乙二醇雙縮水甘油醚等交聯(lián)劑都是揮發(fā)性有機(jī)物， 其使用不可避免會(huì)對環(huán)境造成二次污染。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中殼聚糖交聯(lián)后會(huì)降低對重金屬的吸附能力，及交聯(lián)劑容易造成二次污染的技術(shù)問題，而提供了一種具有高吸附容量的，不會(huì)對環(huán)境造成二次污染的，從氟碳鈰礦廢液中去除鉛的殼聚糖螯合樹脂及其制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下
本發(fā)明提供的一種從氟碳鈰礦廢液中去除鉛的殼聚糖螯合樹脂，該殼聚糖螯合樹脂是以去質(zhì)子化的羧甲基殼聚糖為陰離子供體，以季銨正離子為陽離子供體；其陰陽離子供體的具體結(jié)構(gòu)式如下所示
權(quán)利要求
1.一種從氟碳鈰礦廢液中去除鉛的殼聚糖螯合樹脂，其特征在干，該殼聚糖螯合樹脂是以去質(zhì)子化的羧甲基殼聚糖為陰離子供體，以季銨正離子為陽離子供體；其陰陽離子供體的具體結(jié)構(gòu)式如下所示
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼聚糖螯合樹脂，其特征在于，所述的季銨正離子為甲基三辛基季銨正離子、芐基三甲基季銨正離子、三甲基羥こ基季銨正離子，四丁基季銨正離子或四甲基季銨正離子。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的殼聚糖螯合樹脂，其特征在于，所述的殼聚糖螯合樹脂的粒徑為O. 355 O. 45mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種從氟碳鈰礦廢液中去除鉛的殼聚糖螯合樹脂的制備方法，其具體步驟和條件如下 (1)將殼聚糖粉末分散于溶劑中，加入固體堿，在30-60°C的水浴中堿化溶脹l_6h； (2)將氯こ酸分散于10-50ml的異丙醇中，加入到步驟(I)所得的溶液中，在30-60°C的水浴中，反應(yīng)2-10h后，加入100-300mL 70%的こ醇，停止反應(yīng)，將反應(yīng)溶液過濾、洗滌、干燥，得到羧甲化的基殼聚糖； (3)取こ醇鈉溶液與季銨鹽溶液，反應(yīng)2-12h后，離心，水解，得到季銨堿溶液； (4)將步驟(2)得到的羧甲基化的殼聚糖溶于去離子水中，調(diào)節(jié)溶液的酸度，加入步驟(3)所得的季銨堿溶液，充分反應(yīng)后，洗滌，干燥，磨碎，得到所述的殼聚糖螯合樹脂的白色固體粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼聚糖螯合樹脂的制備方法，其特征在干，步驟(I)中所述的溶劑為體積比為1:4的去離子水/異丙醇的混合溶剤。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼聚糖螯合樹脂的制備方法，其特征在干，步驟(I)中堿化溶脹反應(yīng)的水浴溫度為50°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼聚糖螯合樹脂的制備方法，其特征在于，步驟(2)中異丙醇與氯こ酸的質(zhì)量比為1:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼聚糖螯合樹脂的制備方法，其特征在干，步驟(3)中こ醇鈉與季銨鹽的摩爾比為1:1。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼聚糖螯合樹脂的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的反應(yīng)時(shí)間為12h。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的殼聚糖螯合樹脂的制備方法，其特征在于，步驟(4)中的干燥方式為凍干干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從氟碳鈰礦廢液中去除鉛的殼聚糖螯合樹脂及制備方法。所述的殼聚糖螯合樹脂是以天然高分子化合物殼聚糖為母體，通過氯乙酸酸化得到羧甲基殼聚糖，然后與季銨型離子液體反應(yīng)后，制備能有效去除氟碳鈰礦廢液中鉛的殼聚糖螯合樹脂。本發(fā)明的殼聚糖螯合樹脂具有雙功能團(tuán)，即殼聚糖上的氨基對重金屬具有良好的螯合作用，去質(zhì)子化的羧甲基殼聚糖中的羧基對重金屬也具有螯合作用。因此，殼聚糖螯合樹脂具有高的吸附容量，能有效的去除氟碳鈰礦廢液中的鉛離子。本發(fā)明提供的殼聚糖螯合樹脂的制備方法，原料來源豐富，制備過程簡單，吸附性能遠(yuǎn)高于未處理的殼聚糖，不會(huì)對環(huán)境造成二次污染。
文檔編號(hào)B01D15/00GK102974318SQ20121043056
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者陳繼, 崔紅敏, 楊華玲, 王威, 劉郁, 鄧岳鋒 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所