[发明专利]生产PAA硅胶复合材料的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于金属离子处理技术。其所生产的PAA/硅胶复合材料对重金属离子有很強的选择性和吸附能力，从而将液体中的重金属离子吸附去除，达到纯化溶液的目的，并根据需要使目标重金属得到囬收。

背景技术

随着铜镍等重金属矿石开采品位逐渐下降、难处理矿石的增加以及对SO₂所造成的环境污染的普遍关注，特别是近年来重金属价格的大幅度波动，人们给予了越来越大的重视。我国铜镍等重金属资源并不丰富，因此我国每年都需要进口大量的铜镍等重金属原料和制品，铜镍等重金属的供求矛盾十分突出。

该项技术的应用不仅将提高我国离子交换剂的生产技术水平，并拥有国际竞争力，而且对我国冶金工业、环境保护的发展起到促进作用。GXA-1的出现，关键是解决目前我国在湿法冶金通常采用的溶剂萃取工艺中操作复杂、不易控制、对低含量料液效率不高的问题。它的显著优势，特别适用于重金属含量在0.1～5g/L、PH值在4～14的料液，铜铁(或镍铁，等)的选择性在2000～4000之间，工作交换容量为0.85毫摩尔/克，循环使用周期(树脂性能下降10％时)高达3000，膨胀率为零。由于GXA-1号的稳定性，在大规模生产中不会产生溶剂萃取工艺中存在的有机相夹带，细菌中毒，乳化，泡沫等影响生产，材料损失和影响产品质量等问题。

发明内容

1、硅胶的酸洗：

将一定规格和重量的硅胶加入一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，然后从高位计量槽加入硅胶重量2倍以上的一个当量的酸，开始加热煮沸。搅拌速度应控制缓慢，以免损坏硅胶。在泡点温度下搅拌酸洗，洗去硅胶的油污和表面附着的金属离子。然后向反应釜的夹套通冷却水降温，使釜内物料温度降到常温时放出硅胶。放出的硅胶在过滤洗涤器中，滤去酸液，然后用去离子水对硅胶进行洗涤，当洗涤水显示中性时停止洗涤，进行硅胶和水的分离，然后对硅胶进行烘干。在硅胶达到恒重时取出，进入下道工序。

2、硅胶的水合：

把经酸洗并干燥至恒重的硅胶放进一个水蒸汽饱和器中，启动空气压缩机使KBr饱和液反应釜的潮湿空气进入水蒸汽饱和器中，使硅胶表面生成水分子单层。当湿度计测得水蒸气饱和器的的空气湿度与进气口的空气湿度相等时，水合完成。这时，测得水合硅胶的含水率在6.0～11.0％之间，则可保证第三步反应的顺利进行。

3、硅烷化反应：

将水合硅胶放入另一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，经过这个反应釜上方的己烷高位计量槽和氯丙基三氯硅烷高位计量槽，分别往反应釜中放进相当原硅胶重量二倍以上的己烷、0.5倍以上的CPTCS，然后进行缓慢搅拌混合。开始三小时内有大量的HCL气体释出，对释放HCL气体经吸收塔用水吸收后生成盐酸作为副产品。硅胶在反应釜中进行常温下的硅烷化反应，反应时间应保证在10个小时以上。反应完成后进行硅胶和残液的分离，再对硅烷化硅胶先用己烷，后用去离子水进行洗涤。把经去离子水洗涤过的硅烷化硅胶进行烘干，温度一般控制在120℃以下，当测得密度范围在0.50～0.55g/ml之间，硅烷化硅胶的增重率在15～22％之间时即可，此为硅烷化硅胶。此外，对洗涤用过的己烷应放入蒸馏回收塔进行蒸馏回收，重复利用，以降低生产成本。

4、硅烷化硅胶接枝聚烯丙基胺生成PAA-硅胶复合材料(简称GXA-1重金属吸附材料)：将硅烷化硅胶加入一个耐腐蚀的带搅拌的反应釜中，然后分别从高位计量槽向反应釜中加入相当原硅胶重量1倍以上的聚烯丙基胺和2倍重量以上的去离子水，进行缓慢搅拌混合。冷却后再加入相当原硅胶重量0.5～1.5倍的甲醇，加完后在维持反应釜夹套水温为69℃以下缓慢搅拌，时间不少于48小时，到测得接枝后的硅胶为原硅胶重量的1.5倍以上时，且检测得到铜吸附量达到用户标准时，接枝完成。接枝反应结束后，将接枝硅胶与溶液分离，用去离子水冲洗后，再分别用半个当量的酸、去离子水、1个当量的氨水、去离子水和甲醇进行洗涤。最后对甲醇洗涤过的潮湿的接枝硅胶，用风进行吹干，使其呈为砂样后，再进行烘干以防爆炸。同时温度控制在110℃以下。到测得含水率在10％以下时出料，此为PAA-硅胶复合材料，简称GXA-1产品。

应用领域：贫矿或炉渣中重金属离子的吸咐、富集、回收。