[发明专利]一种磁固相分离剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁固相分离剂及其制备方法。

背景技术

磁性辅助化学分离[magnetically assisted chemical separation(MACS)]方 法，是将针对目标物具有高效选择性的化学吸附剂与可通过磁场收集的磁性 粒子相结合，从而通过磁场分离目标物的一种实用方法，该法早期发展于 Argonne National Laboratory(ANL，USA)。目前，所选取的化学吸附剂多为 萃取剂、离子交换剂，即MACS结合萃取剂/离子交换剂，再采用磁性分离 可得到良好的化学分离效果。MACS具有三个优点：①相对于溶剂萃取和离 子交换来讲，它很少用到复杂的设备；②可简单方便地增大分离剂的用量， 从而提高分离效率；③可在较宽的酸度范围内使用。

该法可广泛用于能源、环境、化工等众多领域，例如：从核废液中分离 超铀元素(TRU)和放射性核素，以减小要处理的核废液体积；从污水中分 离Hg、Pb等重金属离子，从而达到环保排放标准；通过改变pH值，可针 对待分析溶液中的一种或多种离子进行选择性分离。

制备磁性纳米颗粒的方法大致有如下几大类：a.共沉淀法；b.微乳液法； c.热分解法；d.生物合成法；e.部分还原法；f.水热合成法等，这些方法均为 成熟的颗粒制备技术，为了防止合成出来的磁性纳米颗粒之间因范德华力作 用产生团聚、沉降现象，通常需要在其表面引入高密度保护分子作为稳定剂， 保护层可以是无机材料、有机分子或聚合物，这样可以有效的保持磁性纳米 颗粒在溶液中良好的分散性。

冠醚是目前萃取法中常用的萃取剂，它是一类含有多个氧原子的大环化 合物，又称大环醚，其空穴结构对离子有选择作用，它能与正离子，尤其是 与金属离子络合，并且随环的大小不同而与不同的金属离子络合，如：21 冠7及其衍生物冠醚用于乏燃料中裂片核素¹³⁷Cs的萃取；苯并15冠5用于 电化学分离铀核素；苯并18冠6羟肟酸用于乏燃料中U(VI)的分离及回收。

迄今为止，有关对磁性纳米颗粒进行修饰的研究较多，如申请号为 CN200610049213.9的专利申请公开了一种硅烷偶联化纳米磁性复合四氧化 三铁材料的制备方法，利用硅烷偶联剂直接对Fe₃O₄磁性纳米颗粒进行修饰， 因磁性粒子兼具有顺磁性和铁磁性，使得这种方法所制得的产物易于团聚、 粘连，从而不易分散，且Fe₃O₄易于氧化。与本发明同属固相萃取剂范畴的 专利，目前在国内仅有两项：1)申请号为CN200810100877.2的专利申请公 开了一种磁性纳米颗粒萃取剂及分离放射性核素的方法，其中所涉及的磁性 纳米颗粒萃取剂为负载有分离核素官能团的磁性微粒，聚合物内部分散有磁 性Fe₃O₄纳米颗粒，表面有一层化学键连接的选自冠醚及其衍生物或中性磷 类(TBP、TOPO)衍生物和叔胺类(TOA)衍生物。该专利使用聚合物包 覆磁性纳米颗粒，聚合物包覆磁性纳米颗粒通常要除去阻聚剂，合成条件复 杂且成本较高。2)申请号为CN200710119248.x的专利申请公开了混合胶束 核壳式Fe₃O₄/SiO₂磁性纳米固相萃取剂的制备及应用，虽然也用到了SiO₂， 但无论制备方法还是应用与本发明具有本质的区别。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了现有的磁固相分离剂的制备方 法中由于包含聚合步骤导致制备方法复杂、产物中有阻聚剂残留、产物不易 控制、不利于大规模生产等缺陷提供了一种新的磁性固相分离剂及其制备方 法，该制备方法适于规模化生产，该磁性固相分离试剂具有高效性、高选择 性和强磁性响应等特性，能大大缩短分离时间。

本发明提供了一种磁固相分离剂的制备方法，其包括下述步骤：在非质 子非极性溶剂的混合溶液中，在脱水剂二环己基碳二亚胺(DCC)的作用 下，将氨基修饰的磁性纳米颗粒与含有羧基的冠醚进行氨基和羧基的脱水反 应，即可。