[发明专利]一种稀土钇离子水相印迹膜及其对相邻重稀土的分离应用

说明书

本发明公开了一种稀土钇离子水相印迹膜及其对相邻重稀土的分离应用，属于材料制备和分离技术领域。以聚偏氟乙烯、乙烯‑乙烯醇共聚物和二(2,4,4‑三甲基戊基)次磷酸共混制备聚合物杂化膜作为基膜。以Y离子为印迹模板离子，在纯水相介质中，以衣康酸IA为印迹功能单体，以N,N‑亚甲基双丙烯酰胺MBA为交联剂，亚硫酸氢钠SBS过硫酸铵APS为氧化还原引发剂，在基膜表面印迹聚合，构筑钇离子水相印迹膜。该发明改善了稀土分离膜的亲水性，提高了对重稀土钬、钇、铒间的分离系数。制备过程纯水相介质中进行，膜材料的水接触角大幅降低。同时对印迹模板钇离子优先吸附与渗透，在同类稀土分离膜材料中具有极大优势。

技术领域

本发明属于材料制备和分离技术领域，涉及一种稀土钇离子的水相印迹方法及其制备的钇离子印迹分离膜材料。与目前其他稀土离子分离膜相比，表现出优异的分离能力与亲水性。

背景技术

钇Y作为我国南方离子型稀土矿中含量最多的重稀土元素，被广泛应用于荧光粉、激光发生器、超导体等产品中。钇拥有这些应用领域不仅由于其本身电子特性，也取决于其纯度级别，因此其价格随纯度提高明显增加。由此可见一种高效绿色分离提纯钇的技术方法具有较高社会经济价值。

膜分离法因操作简单、低能耗，同时能高效分离等特性，成为一种绿色分离方法。对于钇的分离，过去的研究普遍采用液膜法。虽然液膜具有较大传质界面积，但其液膜稳定性问题以及实验放大问题却难以改善。非液体膜，如聚合物杂化膜，以聚合物链的纠缠固定稀土萃取剂载体，从而拥有较好的稳定性。然而，过去的这些研究对所研究特定稀土的分离系数并不高，实现不了对目标稀土有较高的吸附分离性能。

离子印迹技术应用于膜分离法中，所制备的离子印迹膜凭借着对模板离子具有特异性识别能力在稀土分离方面有了一定的研究进展。但以聚合物杂化膜为基质膜材料，在其表面构建亲水钇离子印迹层，实现钇离子与其相邻共存的稀土钬Ho离子与铒Er离子的分离工作至今鲜有报道。

发明内容

针对相邻重稀土离子Ho、Y、Er的高效分离，以聚偏氟乙烯PVDF、乙烯-乙烯醇共聚物EVOH和二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸Cyanex 272共混制备聚合物杂化膜作为基膜。以Y离子为印迹模板离子，在纯水相介质中，以衣康酸IA为印迹功能单体，以N,N-亚甲基双丙烯酰胺MBA为交联剂，亚硫酸氢钠SBS过硫酸铵APS为氧化还原引发剂，在基膜表面印迹聚合，构筑钇离子水相印迹膜。

一种稀土钇离子水相印迹分离膜，内部孔道上生成雪花状印迹聚合物层，与基膜相比平均孔径由1.70μm减小到0.85μm；水相印迹层的形成提升印迹膜表面亲水性，与基膜相比水接触角由63.7°降低到20.3°；在优化的静态吸附与动态渗透条件下，所述钇离子水相印迹膜对Y平衡吸附量(9.19mg g^-1)高于Ho(3.32mg g^-1)与Er(4.24mg g^-1)，并对Y优先渗透，Ho、Y、Er间分离系数得到提高，相比于基膜β(Y/Ho)由1.27提高到1.66，β(Y/Er)由0.88提高到1.36；相比于非印迹膜β(Y/Ho)由1.26提高到1.66，β(Y/Er)由0.94提高到1.36。

本发明中提供的一种稀土钇离子水相印迹分离膜的制备方法，按照下述步骤进行：

(1)聚合物杂化基膜的制备：

以N,N’-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，加入聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)和二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸(Cyanex272)，混合后加热搅拌，待各组分完全溶解为均一混合溶液后，真空消泡30min，得到铸膜液；将该铸膜液缓慢滴加到光滑玻璃板上，待自然挥发后，将玻璃板浸没于水浴中浸泡，取出膜后，室温干燥，得到所述聚合物杂化基膜。