[发明专利]一种壳聚糖-阴离子树脂凝胶材料、其制备和应用

说明书

本发明属于有色金属富集与分离处理技术领域，更具体地，涉及一种壳聚糖‑阴离子树脂凝胶材料、其制备和应用。本发明通过将壳聚糖与阴离子树脂粉末的分散液混合均匀，使壳聚糖溶解于该分散液中，得到混合分散液，然后将该混合分散液通过挤出、喷射或滴加至无机磷酸盐溶液中，利用无机磷酸盐与壳聚糖发生离子交联形成凝胶材料，且阴离子树脂粉末被包覆在壳聚糖树脂凝胶内部的空间结构中，制得壳聚糖包裹阴离子树脂粉末的凝胶颗粒。本发明制得的壳聚糖树脂凝胶颗粒材料能在常温常压下，在pH为3‑12范围内，对废水Re的吸附率均高于70％，最大吸附容量可接近400mg/g。且pH在12以上能较好的分离铼钼两种有价金属。

技术领域

本发明属于有色金属富集与分离处理技术领域，更具体地，涉及一种壳聚糖-阴离子树脂凝胶材料、其制备和应用。

背景技术

铼是一种珍贵的稀散金属，在石油催化、航空航天和核能化工等高精尖领域有重要用途，属于关键矿产资源。铼主要伴生于硫化铜矿、钼矿中，矿石中铼含量低且以伴生为主，不能直接提取，常来自钼、铜矿提取/精炼副产物之中。同时钼也是一种重要的矿产资源，钼广泛应用于钢铁、石油、化工、电气和电子技术、医药和农业等领域。矿产资源不可再生性，一方面要寻求合理、高效开发与利用资源的方法；另一方面要高度重视二次资源中铼、钼的再利用。而富集与分离技术正是解决上述问题的核心。

富集分离铼的方法有离子交换、沉淀法、吸附法和溶剂萃取。溶剂萃取法面临萃取溶剂具有毒性，污染环境的问题；沉淀法只能针对较高含量的铼才能有效，且还需与其他方法联用。离子交换法和吸附法操作简单、成本低廉，是最有效的方法之一。

刘峙嵘等人(阴离子交换树脂F3吸附铼的研究)研究了阴离子交换树脂对铼的吸附过程，实验结果表明，在盐酸介质中，用树脂能够定量的吸附铼，并且可以将铼与钼进行分离，此方法对铼的回收率达到99％以上，但吸附和解析需要在酸性较强的盐酸介质中进行。通过胺基化改性的秸秆对铼和钼均具有吸附作用，在pH＝5的条件下对铼的饱和吸附量为114mg/g，吸附容量有限。

刘洋等直接采用阴离子交换树脂包括强碱型或弱碱型阴离子树脂直接对废液中的铼进行吸附回收，但是其吸附容量很低，最佳条件下对铼的饱和吸附容量仅为64.7mg/g。

专利CN110560005A公开了一种壳聚糖离子凝胶及其制备方法与应用，为本申请发明人所在团队前期的研究成果，其在壳聚糖中引入有机胺或有机磷小分子作为吸附活性物质，并采用无机磷酸盐与壳聚糖发生离子交联，得到壳聚糖离子凝胶，该离子凝胶能在常温常压下，在较广泛的pH范围内对铼的吸附率达90％以上，吸附容量可达220mg/g，而且对铼和钼具有较好的分离选择性。然而，其吸附容量仍有待进一步提高；另一方面，该专利文献中吸附剂对铼和钼的吸附平衡需要24小时，需要较长的时间才能达到吸附平衡。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种在常温常压下，在较宽的pH范围内，对废水中高铼酸根和钼酸根具有较高的吸附容量，且能够在较短的时间达到吸附平衡的吸附材料，旨在解决现有技术用于吸附废水中的壳聚糖离子凝胶对高铼酸根和钼酸根吸附容量有限、吸附平衡时间长等的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种壳聚糖-阴离子树脂凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将壳聚糖与阴离子树脂粉末的分散液混合均匀，使壳聚糖溶解于该分散液中，得到混合分散液；

(2)将步骤(1)获得的混合分散液通过挤出、喷射或滴加的方式加入到无机磷酸盐水溶液中，使壳聚糖与无机磷酸盐发生离子交联，形成壳聚糖-阴离子树脂凝胶颗粒，且所述阴离子树脂粉末被分散包裹在所述凝胶颗粒中。

优选地，所述阴离子树脂为强碱型阴离子树脂，强碱型阴离子树脂粉末进一步优选为季铵盐型阴离子树脂粉末。