[发明专利]一种螯合纤维、其合成方法及从蛇纹石中富集六价铬的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成新型螯合纤维的方法，具体涉及以接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维(PTFE-g-AA)为母体，以2-氨基-1,2,4-噻二唑(MAT)为配体，从而合成对Cr(VI)离子具有高效选择吸附性能的螯合纤维MATF，用于从蛇纹石中富集六价铬。

背景技术

蛇纹石是一种含水的富镁硅酸盐矿物的总称，如叶蛇纹石、利蛇纹石、纤蛇纹石等。呈致密块状、有油脂光泽、略具滑感，因为它们往往是青绿相间像蛇皮一样，故此得名。主要用作烧制钙镁磷肥、炼钢熔剂、耐火材料、建筑用板材、雕刻工艺、提取氧化镁和多孔氧化硅，还用于医疗方面，净化高氟水，制造氟宁片等。它们的颜色一般常为绿色调，但也有浅灰、白色或黄色等。绿色和翠绿色蛇纹石往往含有铬和镍的广泛分布。在表生带强烈氧化条件下(碱性介质)，Cr³⁺氧化成Cr⁶⁺形式的铬酸根离子，使不活动的铬离子变成易溶的铬阴离子发生迁移。目前，蛇纹石矿多用于提炼金属镁，生产过程中一种重要金属资源铬，却被作为废料无法利用，并造成严重的环境污染问题。

铬对人体危害较大。金属铬的中毒剂量为200mg，致死剂量为6g，铬中毒可由粉尘从呼吸道进入，或污染食物由消化道进入。铬离子价态不同，危害程度也不一样。六价铬及其盐类在铬盐中毒性最大。六价铬的毒性比三价铬100倍。六价铬对消化道和皮肤有刺激作用，六价铬有致癌作用。含铬废水与皮肤接触，多发生以红斑丘疹为主的皮炎，能转变为湿疹。蛇纹石生产氧化镁产品时，在多级连结淋滤装置中，0～1mm的蛇纹石颗粒在105℃、20％的盐酸中进行浸出。蛇纹石颗粒在盐酸中停留时间为2.5小时，浸出液作为废料无利用价值；若利用一种廉价的吸附富集材料回收六价铬制成铬黄，变废为宝，可实现资源的高效利用。

聚四氟乙烯(PTFE)纤维具有极好的化学稳定性和较高的比表面积，因而与吸附质接触面积更大、流体阻力更小、扩散通道更短、与功能基的反应更容易，吸附容量大，选择性也更好，吸附和洗脱速率也更高，同时具有可塑性强，能制成各种所需要的形状等优点。因此，若能对PTFE纤维进行表面接枝改性使其连接各种螯合功能团，则制备成的PTFE螯合纤维将会是一种可用于分离富集重金属离子的新型材料。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种螯合纤维MATF、其合成方法及从蛇纹石中富集六价铬的方法，采用本发明的方法能有效实现吸附蛇纹石中的六价铬。

本发明提供一种螯合纤维的合成方法，包括以下步骤：

1)、以接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维为母体，将接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维置于甲苯中浸泡12～14h；

2)、在步骤1)的所得物中加入配体，于30～50℃搅拌反应11～14小时；所述配体为2-氨基-1,2,4-噻二唑，母体与配体的摩尔比为1：2～6；

3)、将步骤2)所得产物进行过滤，所得滤饼经冲洗后干燥至恒重，得到对Cr(VI)具有选择性吸附的螯合纤维MATF。

较佳地，步骤3)中的冲洗为：所得滤饼经甲苯、乙醚、乙醇、去离子水依次冲洗。

较佳地，步骤1)中接枝丙烯酸聚四氟乙烯纤维与甲苯的用量比为20.0mg：40～60ml。

较佳地，步骤3)中的干燥为：于40～60℃恒温干燥。

较佳地，步骤2)中搅拌的转速为250～350rpm/min。

较佳地，步骤2)中，母体与配体的摩尔比为1：4。

本发明还提供一种螯合纤维MATF，由上述合成方法制备得到。

本发明还提供上述螯合纤维MATF从蛇纹石中富集六价铬的方法，包括：将球磨1h的蛇纹石矿粉，用3mol/L HCl以1:4的固液比，在100℃下回流1h，过滤分离，滤液采用新鲜矿粉浸取降酸处理；采用上述螯合纤维MATF分离富集酸浸液中的六价铬离子，其中，酸浸液体积与纤维质量的比值为1L：1g。

采用本发明的方法合成的螯合纤维MATF，具有如下优点：

1、所得的螯合纤维MATF具有原料来源广泛，价格低廉的特性；

2、对重金属离子具有吸附速率快，吸附平衡时间短，其中，对Cr(VI)离子有高效的的吸附选择性，克服了原母体选择吸附性能差的缺点；

3、具备优良的再生性能，重复使用性好，节约成本，保护环境。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的反应原理图；

图2是反应摩尔比对母体功能基转化率的影响；