[发明专利]一种无机型硅胶螯合离子交换树脂及其制备方法

说明书

本发明属于高分子离子交换树脂技术领域，涉及一种无机型硅胶螯合离子交换树脂及其制备方法：在加热条件下，用酸对硅胶基体进行酸化处理，去离子水洗涤至中性；使溴化钠或者溴化钾饱和液的潮湿空气接触硅胶基体，使硅胶基体表面生成水分子单层；将水合硅胶基体与烷烃和硅烷偶联剂进行硅烷化反应，得到硅烷化基体；将硅烷化基体与多胺基聚合物进行接枝反应后得到功能化树脂材料，再与甲醛和亚磷酸进行曼尼希反应，从而获得最终的无机型硅胶螯合离子交换树脂。使用该树脂进行矿产湿法冶金浸出液吸附铜、镍、钴、贵重金属、稀土等离子时，无需往离子交换柱中加任何试剂、节能、无污染而且不产生任何废弃物，纯属环保型科技产品。

技术领域

本发明属于高分子离子交换树脂技术领域，涉及无机型硅胶螯合离子交换树脂的制备方法，具体涉及一种无机型硅胶螯合离子交换树脂的制备方法。

背景技术

镍作为一种战略金属广泛应用于合金制造、电镀、镍氢电池和催化剂耷等领域。虽然65％的镍资源都储存于氧化矿(红土矿)中，但70％以上的镍产品均来自于硫化矿。目前，红土矿的湿法冶炼越来越受关注，具体包括红土矿的浸出、镍浸出液的萃取以及镍的电积三大工序。浸出主要有氨浸、硫酸化一焙烧浸出、常压酸浸及高压酸浸等。酸性浸出液萃取通常用羧酸类萃取剂或有机硫代次磷酸萃取剂氨性浸出液则常用羟肟类萃取剂。

由于红土镍矿酸浸液中含有大量的铁离子，羧酸类萃取剂和有机硫代次磷酸萃取剂均难以对其中的镍离子有效萃取，除非通过化学沉淀将铁离子预先去除。此外，有机萃取剂及相关稀释剂易燃易爆且毒性较大，对环境会造成不利影响，因而迫切需要开发一种环境友好的红土镍矿湿法冶炼工艺。

其中一种考虑是采用无机型离子交换树脂替代溶剂萃取工艺来实现镍的分离与富集。然而，由于聚合物的熵弹性，这类离子交换树脂在吸附.再生过程中不可避免地会发生周期性的膨胀.收缩，不但导致树脂寿命缩短，还需要在交换柱设计时预留一定的空体积。

高分子鳌合树脂作为一种功能高分子材料，具有合成简便、吸附容量大、易洗脱、不产生二次污染和稳定性好等优点，在有机化工废水、含重金属离子的废水治理等领域受到广泛的关注。与离子交换树脂相比，鳌合树脂与金属离子的结合能力更强，选择性更高，被广泛用于富集、分离、分析、回收金属离子等方面。研制新型高分子鳌合树脂并用于金属回收和环境保护等方面一直是近年来研究的热点。

螯合树脂对贵金属离子的螯合性能主要与配位原子的种类、功能基同高分子主链的结合状态、树脂母体的物理构造有关，因此一般依此对螯合树脂进行分类。

按螯合树脂的配位原子或官能团的种类进行分类是最常见的分类方法，因为从配位原子和官能团的种类很容易预测树脂对金属离子的吸附选择性，指导螯合树脂的设计合成。按配位原子的种类将螯合树脂分为含氧型、含氮型、含硫型、含磷型、含砷型以及混合型螯合树脂；按官能团可分为羧酸型(-COOH)、聚酯型(-COOR)、聚醚型(-ROR’-)、聚胺型(-NH-)、胍基型[-N(C＝N)NH2]、席夫碱型(-C＝N-)、酰胺型(-CONH2)、氨基羧酸型[-NCH2(COOH)2]、硫醇型(-SH)、聚硫醚型(-RSR’-)、二硫羧酸型(-CSSH)、硫脲型[-N(C＝S)NH2]等。

螯合树脂的合成方法与离子交换树脂基本相似，一是含有功能基团单体的聚合，一是高分子骨架改性。后者制备方法简单，目前采用的较多，但其反应效率和产品中功能基的含量受到母体物理和化学结构的限制；单体聚合法制备的树脂功能基分布均匀且含量高，采用该法制备树脂的关键是选择合适的树脂成型工艺，制备粒径均匀、比表面积大、溶胀性能和机械强度好的树脂。此外，也有采用物理改性或化学接枝的手段，在基体上复合新的树脂相,制螯合树脂吸附金属离子的机理主要是树脂上的功能原子与金属离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物的稳定结构，而离子交换树脂吸附的机理是静电作用。因此，与离子交换树脂相比，螯合树脂与金属离子的结合力更强，选择性也更高，可广泛应用于各种金属离子的回收分离、氨基酸的拆分以及湿法冶金、公害防治等方面。