[发明专利]一种聚合物包容膜及其在金属离子提取方面的应用

权利要求书

1.一种聚合物包容膜及其在金属离子提取方面的应用，其特征在于，聚合物包容膜萃取过程中，萃取剂MIBK或磷酸三丁酯合物和料液分别在两侧流动，其传质过程是在分隔料液相和萃取相的微孔膜表面进行的；

所述聚合物包容膜为PIM膜，所述PIM膜采用浇铸和溶剂挥发法制备，所述PIM膜以CTA(聚合物三醋酸纤维素)或聚氯乙烯(PVC)为基体(支撑骨架)；

所述PIM膜的制备步骤：

(1)制备PIM膜的所有组分加入到溶剂中，磁力搅拌时间为2h；

(2)随后将该溶液转移到一定直径的玻璃圆盘中采用缓慢溶剂挥发法制备相应的PIM膜；

(3)该PIM膜采用Teflon铸刀法进行制备，将所有的PIM膜组分溶于THF中，在40℃下搅拌2h，随后室温搅拌1h，最后将该溶液转移到Teflon铸刀上制备相应的PIM膜；

PIM膜中传输是通过载体来实现的，金属离子生成过程步骤：

(1)萃取剂MIBK或磷酸三丁酯合物在PIM膜/物料相的界面处与含铜、镍、钴重金属离子发生反应，生成金属离子-萃取剂萃合物；

(2)这种萃合物穿越PIM膜相至PIM膜/反萃相界面，由反萃相中的反萃剂置换出金属离子至反萃相中；

(3)与此同时，萃取剂返回至PIM膜/物料相的界面传输下一个金属离子。

2.根据权利要求1所述的一种聚合物包容膜及其在金属离子提取方面的应用，其特征在于，所述CTA为基体的膜采用二氯甲烷(DCM)作为溶剂，PVC为基体的PIM膜以四氢呋喃(THF)作为溶剂。

3.根据权利要求1所述的一种聚合物包容膜及其在金属离子提取方面的应用，其特征在于，在目标分离物质和载体之间形成络合物(萃合物)溶解在膜中，并通过膜的迁移促进目标物质的分离，载体负责在PIM膜/原料相界面处结合目标物质(分离物质)并将其输送穿过PIM，通过合适的剥离试剂将分离物质反萃取到接收水溶液中，由此释放膜内载体，以便载体结合另一分离物质离子，即使当接收相中的总分离物质浓度变得高于原料中的分离物质浓度时，分离物质跨膜的输送也能继续，这种输送过程称为便利输运。

4.根据权利要求1所述的一种聚合物包容膜及其在金属离子提取方面的应用，其特征在于，使用Cyphos IL 104作为载体，CTA作为基础聚合物，2-NPOE作为塑化剂，制备聚合物包容膜，其对Cd²⁺的输送，该PIM膜可以将Cd²⁺从其酸性或者中性溶液中输送至1mol/L H₂SO₄溶液中，此外PIM膜对Cd²⁺的初始通量远高于Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺的初始通量，是分离输送Cd²⁺的基础聚合物；使用CTA作为基础聚合物，NPOE作为增塑剂，CMPO或TOGDA作为载体，制备了PIM。

5.根据权利要求1所述的一种聚合物包容膜及其在金属离子提取方面的应用，其特征在于，所述聚合物包容膜包含：萃取剂(载体)、聚合物和塑化剂；

萃取剂在PIM膜分离体系中，作为金属离子的载体；

聚合物包容膜是一种液膜，通过将聚合物、载体和塑化剂溶解在适当的溶剂中，随后缓慢蒸发溶剂从而制备获得PIM膜，形成薄的、具有柔韧性的均一稳定的膜，其中合适的载体固定在作为基础聚合物的链内；

在目标分离物质和载体之间形成络合物(萃合物)溶解在膜中，并通过膜的迁移促进目标物质的分离。