[发明专利]共缩聚法制备环己基并冠醚键合硅树脂

说明书

技术领域

本发明属于金属离子萃取吸附材料的制备技术领域，具体涉及一种基于共缩聚法制备环己基并冠醚键合硅树脂的方法。 

背景技术

脂环族冠醚是分子结构中含有饱和环烷基的一类冠醚衍生物。同普通冠醚或者芳香族冠醚相比，脂环族冠醚通常表现出对金属离子更好的选择性配位能力，具有更为优异的萃取性能。加之其优良的溶解性和稳定性，这类冠醚试剂在湿法冶金、重金属污水处理等领域有着广泛的应用前景。在多年的研究过程中，人们基于脂环族冠醚对金属离子的配位性质，发展起来了一系列萃取分离方法。其中，溶剂萃取法和萃取色谱法是被广泛接受的两种方法。 

溶剂萃取法具有工艺成熟并且可连续、大规模操作等优点。上世纪90年代初，美国阿贡实验室利用脂环族冠醚二环己基并-18-冠-6及其叔丁基取代衍生物作为萃取剂，研究报道了在硝酸溶液中萃取分离锶离子的流程（Horwitz E. Philip, Dietz M. L., Fisher Dan E. Extraction of strontium from nitric-acid solutions using dicyclohexano-18-crown-6 and its derivatives. Solvent Extraction And Ion Exchange. 1990, 8(4-5): 557-572.）该研究在核化工领域放射性废液后处理方面具有应用潜力，后续深入的研究也在持续进展。然而，溶剂萃取法涉及多步萃取、反萃、洗涤过程，溶剂用量大；并且，溶剂萃取过程中，由于萃取剂或溶剂本身的水解、酸解或辐射分解，会产生相当含量的有机废物。萃取色谱法属于固相萃取 技术的一种，具有设备紧凑，溶剂用量小、废物累积少，操作流程便利等优点，是溶剂萃取法的一种很好的补充。张安运等基于脂环族冠醚二叔丁基二环己基并-18-冠-6对锶的配位络合性能，研究报道了用于吸附放射性废液中锶离子的萃取色谱分离流程。（Zhang A., Wei Y. Z., Kumagai M., Koyama T. Kinetics of the adsorption of strontium(II) by a novel silica-based 4,4 ',(5 ')-di(tert-butylcyclohexano)-18-crown-6 extraction resin in nitric acid medium. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2004, 262(3): 739-744）不过，现有的萃取色谱法面临的挑战在于其不可避免的萃取剂流失问题。由于已报道的萃取色谱材料中，脂环族冠醚萃取剂一般是通过物理吸附或包络等作用负载于惰性基材上，结合并不牢固，在苛刻的实验条件比如强酸性、强放射性等环境中，冠醚分子容易发生流失或分解。这既带来了成本的压力，又无法确保萃取色谱材料的稳定性和重复使用性。 

研究表明，通过将脂环族冠醚化合物结构进行化学改性，使其以化学键的形式固定于基体材料上，是解决上述问题的有效途径。在我们此前的工作中，对此作了探索性研究，通过后接枝的方法，将脂环族冠醚键合于有机硅树脂材料上，制备了对溶液中锶离子以及铅离子具有优良吸附性能的萃取色谱材料（Ye Gang, Bai Feifei, Wei Jichao, Wang Jianchen, Chen Jing. Novel polysiloxane resin functionalized with dicyclohexano-18-crown-6 (DCH18C6): synthesis, characterization and extraction of Sr(II) in high acidity HNO₃ medium. Journal of Hazardous Materials. 2012, 225-226:8-14）。该材料同时表现出很好的离子选择性、热稳定性以及水解稳定性，具备实际应用的价值。但从制备方法本身来讲，后接枝的合成方法由于涉及对硅树脂的二次处理，通常会导致最终的产品失去理 想的表面性质，表现为比表面积较小，孔隙率偏低等，从而无法最大限度地发挥材料的萃取性能；并且，后接枝方法不能很好地控制冠醚键合的官能化程度。 

发明内容