[发明专利]一种离子液体萃淋树脂及其制备和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于离子液体萃淋树脂领域，具体涉及一种能够高效回收稀土的离子液体萃淋树脂及其制备和应用方法。

背景技术

萃取分离技术已在很多领域得到广泛应用，但直接采用溶剂萃取法对稀溶液中的稀土进行回收分离并不是一种经济有效的方法，它还存在着部分萃取剂溶解度大，易造成有机相损失，有机废液的排放会增加环境负担等问题，而萃淋树脂分离技术的发展为上述问题提供了一条新的途径。萃淋树脂是将萃取剂吸附到大孔聚合物载体上制备而成，兼具溶剂萃取法的高选择性及离子交换技术的简便、高效性，同时也克服了部分萃取剂分层困难，离子交换树脂和螯合树脂合成复杂等优点，被越来越多的应用于金属离子的回收分离领域。

目前，采用萃淋树脂技术回收分离金属离子已得到广大科研工作者的关注。陈继等将双功能离子液体萃取剂[A336][CA-100]浸渍到Amberlite XAD-7中制备了萃淋树脂，实现了Sc³⁺与Y³⁺、Eu³⁺、Ce³⁺的有效分离（X Sun,Y Ji,J Chen,J Ma,J.Rare Earth,2009,27(6):932-936.）；Chen等将D₂EHPA浸渍到Amberlite XAD-4上，制备的萃淋树脂能够从Pb²⁺和Cu²⁺混合溶液中选择性分离出Pb²⁺(J.H.Chen,Y.Y.Kao,C.H.Lin,F.R.Yang,Sep.Sci.Technol.,2004,39:2067-2090.)。尽管萃淋树脂在金属萃取过程中克服了萃取剂存在的不足，但是传统方法制备的萃淋树脂在金属分离回收中的应用还存在以下局限：首先，传统萃淋树脂功能单一，对金属离子的萃取能力、选择性和萃取机理仅由萃取剂决定；其次，传统萃淋树脂是将萃取剂通过表面亲和力物理吸附到聚合物载体中，萃取剂稳定不高，长时间与强酸、强碱物质接触，易造成活性组分的流失，影响其工作寿命，限制了萃淋树脂在萃取分离领域的广泛应用与发展。

发明内容

本发明的目的是针对传统萃淋树脂存在功能单一和萃取剂稳定性差的技术问题，提供一种具有可设计的阴阳离子结构特点的，能够高效回收稀土的离子液体萃淋树脂及其制备和应用方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种离子液体萃淋树脂，

以苯乙烯系阴离子交换树脂为阳离子供体，以去质子化的酸性膦萃取剂为阴离子供体；

所述阳离子供体的具体结构式为：

所述阴离子供体的具体结构式为：

或者

所述阳离子供体中的R₁、R₂分别为甲基，R₃为甲基或羟乙基；

所述阴离子供体中的R₄、R₅分别为相同或不同的、碳原子数为8的烷基的取代物。

上述技术方案中，所述阴离子供体为去质子化的二-(2,4,4-三甲基戊基)膦酸(Cyanex272)、二-(2-乙基己基)膦酸(P204)或者2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯(P507)。

所述的离子液体萃淋树脂的制备方法，包括以下步骤：

（1）先用盐酸溶液或氢氧化钠溶液洗涤氯型强碱苯乙烯系树脂，然后用去离子水清洗至流出液体pH值为中性；

再用氢氧化钠溶液或盐酸溶液洗涤氯型强碱苯乙烯系树脂，然后用去离子水清洗至流出液体pH值为中性；

加入氢氧化钠溶液在室温下搅拌反应，然后用去离子水清洗至溶液pH值为中性；

过滤后在20℃-50℃干燥，得到氢氧型强碱苯乙烯系树脂；

（2）将步骤（1）得到的氢氧型强碱苯乙烯系树脂分散到N,N-二甲基甲酰胺中，室温下溶胀0.5-6h，再加入酸性膦萃取剂，充分反应后过滤、洗涤，在20℃-50℃下干燥，得到离子液体萃淋树脂。

上述技术方案中，步骤（1）中所述的氯型强碱苯乙烯系树脂与盐酸、氢氧化钠溶液的体积比为1:1～1:4。

上述技术方案中，步骤（1）中用来洗涤氯型强碱苯乙烯系树脂的盐酸溶液和氢氧化钠溶液的浓度分别为2-4%。

上述技术方案中，步骤（2）中氢氧型强碱苯乙烯系树脂与酸性膦萃取剂的摩尔比为1:1～1:2。

上述技术方案中，步骤（2）中的充分反应的反应时间为6-48h。