[发明专利]一种羧甲基纤维素/纳米普鲁士蓝复合凝胶微球吸附材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质材料资源利用和复合吸附材料技术领域，具体涉及一 种羧甲基纤维素/纳米普鲁士蓝复合微球吸附材料的制备方法及应用。

背景技术

羧甲基纤维素是一种来源丰富、价廉易得、可生物降解的水溶性纤维素 醚类衍生物，属于聚阴离子线性高分子的一种，而普鲁士蓝作为一种人工合 成蓝色染料，是一种具有八面体立方晶格结构的化合物，其合成方法简单。 具有无毒、耐酸、在高盐度体系下具有足够的稳定性和耐辐射等的优点。羧 甲基纤维素和普纳米鲁士蓝化合物以相互耦合的方式，达到优势互补、协同 增效的作用，从而使形成的凝胶机械性能增加，同时具有良好的选择性。而 且无机纳米普鲁士蓝粉末穿插于羧甲基纤维素钠大分子之间，有利于更多的 金属离子扩散进入到羧甲基纤维素的内部，有利于更多的金属进行离子交换， 从而增加了更多的吸附位点，将其两者复合制备高选择性能吸附剂并应用于 盐湖稀有元素提取领域，以解决目前无机纳米粉体难回收、难分离、难以进 行工业化应用的缺陷，同时可解决合成高分子面临的资源问题，开发利用可 再生资源，对于高新科技的发展、实现资源可持续发展具有重要意义。

铯，原子序数为55的元素，铯及其盐类化合物是现代技术领域应用前景 十分广阔的稀有元素，主要提取来源于铯榴石、锂云母等的固态矿石中，但 由于目前固态矿石资源的有限性，已经无法满足工业应用，而高盐度盐湖卤 水体系中存在储量丰富的铯资源，虽然其平均质量浓度较低，但是可以通过 盐田工艺蒸发浓缩的方式提高铯的浓度，而且从盐湖提取铯时，不需要固体 铯矿提取铯的复杂浸取过程，因而其提取工艺简单、成本低。因此从盐湖中 提取铯，既可以变废为宝，开发新的铯资源，又可以减少制盐企业对环境的 污染，实验资源开发、经济社会发展与环境保护的统一。

目前，对于盐湖中提取铯的方法主要有化学沉淀法、萃取法、离子交换 法、吸附法等。其中，生物吸附法是回收微量稀有元素最有效的方法，具有 成本低、处理速度快、使用范围广的优点，但其易受吸附剂的制约、选择性 不高。而以生物质材料为基础制备的复合球型吸附剂具有良好的选择性、成 型好、稳定性高等的优点，因此，研究此类高效低成本的新型生物质微球吸 附材料，可同时解决生物质材料吸附能力的有限性和粉体吸附剂难分离等的 问题。

本发明采用自然界中最丰富、价廉易得的羧甲基纤维素可再生资源，通 过化学改性将其与无机粉末纳米普鲁士蓝复合制备出提取铯的复合球型吸附 材料，既为盐湖提取稀有元素提供新的思路，又能为开发利用生物质材料提 供新途径，解决了资源合理利用和环境污染问题，符合可持续发展的要求， 具有较大的使用价值和广阔的应用前景。

发明内容

作为各种广泛且细致的研究和实验的结果，本发明的发明人已经发现， 将羧甲基纤维素和纳米普鲁士蓝粉末进行混合，搅拌均匀后，再用注射泵将 混合溶液滴入金属盐溶液中制备成复合凝胶微球，该复合凝胶微球在盐湖中 特别是对稀有元素铯离子有良好的选择性。基于这种发现，完成了本发明。

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说 明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种羧甲基纤维素/ 纳米普鲁士蓝复合凝胶微球吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将羧甲基纤维素与纳米普鲁士蓝按20:1～1:20的质量比溶解在去 离子水中，混合搅拌3～12h，得到浓度为1～4wt％复合溶胶；将复合溶胶超声 脱泡5～10分钟；所述羧甲基纤维素/纳米普鲁士蓝共混的质量比优选19:1～ 8:1；

步骤二、将超声脱泡后的复合溶胶注入到带有不锈钢针头的注射器中， 设置注射条件，利用注射泵装置将其逐滴滴入到浓度为1wt％～7wt％的金属盐 溶液中，再向其中加入0.1～2体积份的交联剂，混合搅拌10～40h，得到微 球；加入交联剂的目的是避免在反应过程中微球损坏，加入交联剂可得到具 有较高机械性能的微球；

步骤三、将步骤三得到的微球在抽滤装置中用超纯水淋洗1～3h后，过 滤，在30～60℃下干燥8～30h，得到羧甲基纤维素/纳米普鲁士蓝复合凝胶微 球吸附材料；所述抽滤装置可由任何具有洗涤固液分离的装置代替；淋洗的 目的是为了将微球表面的杂质或溶液中未反应的金属离子洗脱。