[发明专利]一种吸附镓专用螯合树脂、其制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型功能性高分子化合物，具体涉及一种吸附镓专用的螯合离子交换树脂，本发明还涉及上述吸附镓专用的螯合离子交换树脂的制备方法及其应用。

背景技术

镓是一种较稀有的元素，在半导体工业中有重要应用，因而预期将来对镓的需求量将增加，镓的来源稀少，其产品多来自铝工业等的副产物。对镓的提取通常采用从拜耳工艺溶液中回收镓的方法，这是世界公认的最好的回收镓的方法。

从拜耳溶液中回收镓的方法有多种，目前常用的有汞齐法、分步沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法等。汞齐法是用金属汞作阴极，从循环液中电解提取镓。在电解过程中，镓在金属汞阴极上析出而与汞形成镓汞齐。当电解到汞齐含镓0.3％-1.0％后，将含镓齐转移至密闭反应器中，加人NaOH煮至近沸，使镓汞分解，便可得到含镓10-60g/L的NaGaO₂液，这种富镓溶液经电解即可制取金属镓。但是该方法存在用汞量太大和汞污染的缺点。分步沉淀法是先向循环母液中通入二氧化碳使镓铝共沉淀，再用石灰乳苛化脱铝，使镓与铝分离，然后向含镓溶液中通人二氧化碳再次碳酸化，便获得含镓的沉淀物，用氢氧化钠溶解此沉淀物后，再电解即得到金属镓，此法的主要缺点是二氧化碳的消耗量较大，并会产生大量铝酸钙残渣。溶剂萃取法是使用萃取剂从硫酸浸出液中回收稼，常用的萃取剂主要有烷基磷酸、异羟肟酸及混合萃取剂。工业上常用的烷基磷酸主要有单烷基磷酸和二烷基磷酸，在萃取过程中，镓离子与磷酸中的氢离子发生离子交换反应并与氧原子上的孤对电子形成配位键，在pH＞2的低酸度溶液中，上述两种萃取剂可有效地萃取镓，但是当pH＞2溶液中的镓容易水解，若pH＜2，镓的萃取率只有50％左右，但是萃取法存在成本高和萃取液污染严重的问题。

CN1210099C公开了一种吸附镓专用螯合树脂及制备方法，该吸附镓专用螯合树脂是在偕胺肟螯合树脂的基础上，通过交联度大小和第三组分及比例的选择；致孔剂种类及比例的选择；聚合温度和保温时间的选择；水解碱浓度、反应温度和时间的选择；胺肟化反应介质和比例、反应温度和反应时间的选择，对偕胺肟树脂孔结构的改进和官能基团的增加和比例调整，提高阴阳离子总交换容量以及选定一个适宜的树脂比表面积，并提高树脂的亲水性，制备出了一种从拜尔母液中吸附镓的专用螯合树脂，但是该类树脂存在强度低、使用寿命短、性能不稳定等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的从拜耳溶液中回收镓的方法存在污染大、成本高、并产生大量的废弃物，为此本发明提供了一种吸附镓专用的螯合离子交换树脂，其具有操作流程简短，操作方便，无需往铝酸钠溶液中加任何试剂、无污染且不产生任何废弃物，并且该种树脂具有吸附量高、强度好、使用寿命长、性能稳定等优良特性。

本发明的另一目的是提供上述吸附镓专用的螯合离子交换树脂的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述吸附镓专用的螯合离子交换树脂在拜耳母液中吸附镓的应用。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案为：

一种吸附镓专用的螯合离子交换树脂，所述的螯合离子交换树脂含有式(I)和式(II)的苯乙烯-二乙烯苯的共聚物：

其中R是亚甲基或是亚乙基。

一种制备吸附镓专用的螯合离子交换树脂的方法，所述方法包括下述步骤：

将交联剂、苯乙烯、致孔剂、引发剂以及水混合后，在常规分散剂存在下，进行悬浮聚合，在65℃-70℃温度条件下反应2-3小时，在75℃-80℃反应2-4小时，在85℃-98℃条件下反应4-7小时，反应产物经洗涤、氯化、功能化及偕胺肟化反应，制得吸附镓的专用螯合离子交换树脂；

所述致孔剂为交联剂和苯乙烯总重量的120％-180％；

所述引发剂为交联剂和苯乙烯总重量的0.8-1.0％；

所述的水为交联剂、苯乙烯和致孔剂总重量的238-300％。

所述的交联剂为二乙烯苯溶液，上述交联剂均为二乙烯苯溶液。

所述的致孔剂为异辛烷、甲苯、二甲苯、液体石蜡中的一种或其中几种的混合物；所述的引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁腈；所述的分散剂为明胶，羧甲基纤维素，羟乙基纤维素，聚乙烯醇或木质素磺酸钠中的一种或其中几种的混合物。

所述的洗涤是将反应产物水洗后，置于提取液中3-6小时，提取出致孔剂，得共聚物珠体。

所述的提取液为丙酮，乙醇或石油醚中的一种或其中几种的混合物。

所述的氯化是在常温下，将洗涤后的反应产物在氯甲醚中溶胀2-3小时，再加入氯化锌，升温到38-46℃，保温16-24小时；