[发明专利]螯合纤维的合成方法

说明书

本发明属于有机合成纤维的化学改性方法，适用于螯合纤维的制取。

离子交换纤维是在纤维的高分子链上带有离子交换基团的离子交换材料。离子交换纤维包括普通的阴、阳离子交换纤维和螯合型离子交换纤维(简称螯合纤维)，普通的阴、阳离子交换纤维在纤维的骨架上带有磺酸基、胺基等离解基团，能与阳离子或阴离子进行交换，螯合纤维则在纤维骨架上带有含不同配位原子的功能基团，能与阳离子形成螯合物，故对离子的吸附有较高的选择性。

离子交换纤维的主要特点是比表面积大，比一般凝胶型球状树脂约大两个数量级，比大孔树脂约大5-6倍，且交换基配置在纤维表面，故吸附、解脱速度快，交换效率高；此外，还具有良好的柔曲性，能加工成织物、无纺布、纱线等任何几何形状，以适应不同应用场合的要求。

在现有技术中，离子交换纤维的合成方法主要有两类。一类是将具有或能转变成离子交换基团的单体或聚合物与能成纤的单体或聚合物共聚或共混，然后纺成纤维；一类是通过天然或合成纤维的改性，其中包括纤维本身所含功能基的化学转化和纤维骨架上引入的活性基团的化学转化而制得。其中后一类方法是目前合成离子交换纤维的主要方法。本发明即属于此类合成方法。

有关以含腈基纤维为原料合成螯合纤维的方法已有文献报道。在文献(《兰州大学学报(自然科学版)》，23(1)，86-92，1987；苏致兴等)中报道了将腈纶纤维与硫氰酸铵反应制得聚丙烯脒硫氰酸盐纤维，该纤维能吸附Au³⁺、Pd⁴⁺，但吸附容量偏低，酸度范围小。文献(《Talanta》，40(4)，527-532，1993；常希俊等)中提到将腈纶直接与水合肼反应制得聚丙烯氨基腙-酰肼纤维，该纤维能吸附Zn、Sn、Cr、V、Ti、Au、Pt、Pd、Hg、Pb等多种离子，但对贵金属Au、Pd、Pt吸附容量低，选择性差，酸度范围窄，且不易洗脱。文献(《Reactive Polymers》，24，49-58，1994；张宝文等)中提供了一种将腈纶依次与水合肼、氢氧化钠反应制得含羧基的肼接枝腈纶纤维的报导，该纤维对Cu、Cd、Cr、Co、Pb、Hg、Ni、Zn等重金属离子具有较高的吸附容量，但对贵金属离子吸附容量很低。

本发明的目的在于提供一种对贵金属元素吸附容量大和吸附选择性高的螯合纤维的合成方法。

针对上述目的，本发明螯合纤维的合成方法以价廉及来源广泛的工业纤维、水合肼和乙二胺等为原料，采用两步法制备螯合纤维。两步合成法的具体工艺如下：

(1)合成法第一步  水合肼与含腈基纤维的交联反应

将水合肼溶液和含腈基纤维加入反应器中，在一定条件下进行交联反应

水合肼与含腈基纤维的浴比为：

水合肼溶液体积∶含腈基纤维重量＝20-60毫升∶1克

体积百分比浓度为15-40％，

反应温度为70-115℃，

反应时间为0.5-7小时，

上述含腈基纤维可为聚丙烯腈纤维、丙烯腈与其它单体的共聚物纤维、丙烯腈与天然或合成高分子的接枝共聚物纤维、聚丙烯腈与其它聚合物的共混所得纤维中的任一种。

反应结束，从反应器中取出纤维，用去离子水冲洗至中性，烘干，即得到交联纤维。

(2)合成法第二步  乙二胺与交联纤维的反应

将乙二胺溶液、阻聚剂硫粉和第一步所得的交联纤维一并加入反应器中，在一定条件下进行化学反应。

乙二胺溶液与交联纤维的浴比为：

乙二胺溶液体积∶交联纤维重量＝20-60毫升∶1克，

乙二胺溶液中乙二胺的体积百分比浓度为20-50％，

阻聚剂硫粉的加入量为乙二胺重量的0.1-1.5％，

反应温度为85-110℃，

反应时间为5-7小时。

加入阻聚剂的目的是防止产生氰基的交联副反应。

反应结束，将纤维从反应器中取出，用去离子水冲洗至中性，随后烘干，即合成所需的螯合纤维。

该螯合纤维的结构如下：其中P为聚合物中不含腈基部分；n、x、y为聚合物中含腈基部分的结构单元数。

采用本发明所制取的螯合纤维，对金、钯、铂、钌、铑、锇、铱等贵金属离子有较高的吸附容量和良好的选择性，可广泛用于各种样品中贵金属元素的回收。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)纤维价格低廉，原料来源方便。

(2)合成步骤简单，反应过程较易控制，合成效率高。

(3)合成的螯合纤维对七种贵金属离子吸附容量较高，选择性好，洗脱容易，且能多次再生使用。