[发明专利]一种从氟碳铈矿废液中去除铅的壳聚糖螯合树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种螯合树脂及其制备方法，具体涉及一种从氟碳铈矿废液中去除铅的壳聚糖螯合树脂及其制备方法。

背景技术

氟碳铈矿是我国主要的稀土资源，具有易采、易选、易冶炼的特点，引起了国内外的极大关注。氟碳铈矿中除了含有稀土元素外，同时也含有不少例如铅等非稀土元素，其中铅的含量约1~2‰。酸溶时，铅会与所需的稀土元素一起进入溶液。进而，随着稀土元素进行后续的分离工序，铅会进入到废水和废渣中，对周围的环境产生污染。国家在《稀土工业污染物排放标准》中严格限制了工业污染物中铅的含量，最高允许排放浓度为0.5mg/L。如何有效地去除稀土矿冶炼废液中的铅，使其达到国家规定的排放标准至关重要。

近年来，人们多采用吸附法除去稀土矿冶炼废液中的铅。该方法成本较低、操作简便，其一般采用壳聚糖通过交联反应制备得到的网状聚合物、凝胶或交联树脂作为吸附剂，用以吸附铅重金属。上述吸附法中利用到的壳聚糖是一种线性的天然有机高分子聚合物，其分子中含有丰富的氨基和羟基官能团，对重金属离子有良好的吸附和螯合作用。但是壳聚糖在酸性条件下易软化流失，不适于直接作吸附剂使用。于是，现有技术中一般通过交联反应形成酰胺键，使壳聚糖形成网状聚合物、凝胶或交联树脂以后，再用作吸附剂来使用。

上述利用吸附法除去稀土矿冶炼废液中的铅的技术方案存在的缺点是：首先，壳聚糖在进行交联的同时，也降低了结构中自由氨基的含量，降低了对重金属的吸附能力。另外，戊二醛、环氧氯丙烷、环硫氯丙烷和乙二醇双缩水甘油醚等交联剂都是挥发性有机物，其使用不可避免会对环境造成二次污染。

发明内容

本发明为解决现有技术中壳聚糖交联后会降低对重金属的吸附能力，及交联剂容易造成二次污染的技术问题，而提供了一种具有高吸附容量的，不会对环境造成二次污染的，从氟碳铈矿废液中去除铅的壳聚糖螯合树脂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

本发明提供的一种从氟碳铈矿废液中去除铅的壳聚糖螯合树脂，该壳聚糖螯合树脂是：以去质子化的羧甲基壳聚糖为阴离子供体，以季铵正离子为阳离子供体；其阴阳离子供体的具体结构式如下所示：

                

季铵正离子                    去质子化的羧甲基壳聚糖

式中， R₁、R₂、R₃、R ₄分别为碳原子数相同或者不同的，碳原子数为1~10的烷基； n=30~124。

所述的季铵正离子为甲基三辛基季铵正离子、苄基三甲基季铵正离子、三甲基羟乙基季铵正离子，四丁基季铵正离子或四甲基季铵正离子。

所述的壳聚糖螯合树脂的粒径为0.355~0.45mm。

本发明提供的一种从氟碳铈矿废液中去除铅的壳聚糖螯合树脂的制备方法，其具体步骤和条件如下：

（1）将壳聚糖粉末分散于溶剂中，加入固体碱，在30-60℃的水浴中碱化溶胀1-6h；

（2）将氯乙酸分散于10-50ml的异丙醇中，加入到步骤（1）所得的溶液中，在30-60℃的水浴中，反应2-10h后，加入100-300mL 70%的乙醇，停止反应，将反应溶液过滤、洗涤、干燥，得到羧甲化的基壳聚糖；

（3）取乙醇钠溶液与季铵盐溶液，反应2-12h后，离心，水解，得到季铵碱溶液；

（4）将步骤（2）得到的羧甲基化的壳聚糖溶于去离子水中，调节溶液的酸度，加入步骤（3）所得的季铵碱溶液，充分反应后，洗涤，干燥，磨碎，得到所述的壳聚糖螯合树脂的白色固体粉末。

在上述制备方法中，步骤（1）中所述的溶剂为：体积比为1:4的去离子水∕异丙醇的混合溶剂。

在上述制备方法中，步骤（1）中碱化溶胀反应的水浴温度为50℃。

在上述制备方法中，步骤（2）中异丙醇与氯乙酸的质量比为1:1。

在上述制备方法中，步骤（3）中乙醇钠与季铵盐的摩尔比为1:1。

在上述制备方法中，步骤（4）中的反应时间为12h。

在上述制备方法中，步骤（4）中的干燥方式为冻干干燥。

本发明的有益效果是：

本发明的壳聚糖螯合树脂是，以去质子化的羧甲基壳聚糖为阴离子供体，以季铵正离子为阳离子供体；通过应用实施例1-6，我们可以知道，本发明的螯合树脂能够有效去除氟碳铈矿废液中的铅离子，使铅含量达到国家规定的标准，说明该螯合树脂具有高的吸附容量，可以用于去除重金属铅等。