[发明专利]一种壳聚糖离子凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种壳聚糖离子凝胶及其制备方法与应用，属于有色金属富集与分离处理技术领域。将壳聚糖溶液与吸附活性物质充分混匀，所述吸附活性物质为有机胺或有机磷，得到混合溶液；将得到的混合溶液挤出、喷射或滴加至无机磷酸盐水溶液中，使壳聚糖与无机磷酸盐发生离子交联，得到壳聚糖离子凝胶。所述混合溶液中有机胺或有机磷的物质的量浓度为0.05mol/L‑1mol/L，所述无机磷酸盐水溶液中无机磷酸盐的质量占1％‑15％，所述无机磷酸盐为多聚磷酸盐。该吸附材料制作方法简单快速，成本低廉，在较广泛的pH范围内对铼的吸附率达90％以上，吸附容量可达220mg/g；在pH为2.0‑3.5范围内对钼的吸附容量大，当pH在4.0‑12.0范围内能较好的分离铼钼两种有价金属。

技术领域

本发明属于有色金属富集与分离处理技术领域，具体涉及一种壳聚糖离子凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

铼元素是重要的稀散金属。含铼的工程材料以优良的耐高温、抗蠕变、延展性能，广泛应用于国防、航空、核工业等多项高精尖领域。铼元素多种氧化价态的转换特性使其成为石油化工行业中的高活性催化剂。同时，铼元素在电子工业、天体地质学、放射性医疗诊断等多种领域发挥重要作用。诸多优点使铼元素成为一种重要的战略资源。随着我国高新技术的发展，铼元素的需求量逐年上升，市场价格昂贵。然而，铼在地壳中含量仅为1×10^-9。常与钼、铜、锌等多种元素伴生成矿，且在伴生矿中含量很低。这使得铼元素在矿石开采、利用、检测方面的难度大大增加。因此开发铼元素的简便、绿色、高效的分离与富集方法，在铼元素的矿产开发、资源利用、分析检测、工业制造等方面显得尤为重要。

目前，铼富集分离方法主要有：溶剂萃取法、离子交换法、液膜分离法、沉淀法、电渗析、萃淋树脂吸附法等。溶剂萃取法与液膜分离技术法中萃取剂与溶剂多为毒性大、易挥发、易燃易爆、环境不友好的有机物质。离子交换法的吸附容量和选择性能仍有待提高；萃淋树脂吸附法中树脂合成过程复杂，成本高；沉淀法只能针对较高含量的铼才能有效，且还需与其他方法联用；电渗析法选择性差、能耗大。鉴于现有方法存在的诸多不足，许多研究者针对铼吸附材料本身进行开发与优化。Li等采用辛胺改性纳米SiO₂制备了一种新的改性纳米材料，并将其应用于铼钼吸附与分离，但材料对铼的吸附量不高，仅为4.93mg/g(Journal of the Taiwan institute of chemical engineers,2015,55，126-132.)。Luo等对玉米杆进行化学改性，制得吸附材料可对铼的吸附量达到98mg/g，但该材料仅在高酸度(C_H⁺＝1mol/L-3mol/L)下才能对铼钼两种元素进行选择性分离(Bioresourcetechnology,2013,133,546-554)。Bojana等采用甲基丙烯酸缩合甘油醚(GMA)和二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)悬浮共聚制成的大孔交联共聚物，掺入纳米Fe₃O₄，并用二乙烯三胺进行功能化制得了氨基和羟基双官能团化的铼钼吸附材料。该铼钼吸附材料不但制备过程复杂，而且对铼钼的选择性分离效果差(Journal of alloys and compounds,2017,705,38-50)。因此，开发一种绿色、高效、高选择性、制备方法简单的吸附材料用于富集与分离铼钼具有重要的现实意义。

发明内容

本发明解决了现有技术中铼钼两种元素高效吸附回收效率低，以及进行选择性分离难度大的技术问题。本发明在壳聚糖中引入有机胺或有机磷吸附活性物质，并采用无机磷酸盐与壳聚糖发生离子交联，一部分吸附活性物质与所述壳聚糖离子凝胶以氢键作用力连接，一部分吸附活性物质包覆在所述壳聚糖离子凝胶内部的空间结构中，制得内部包裹有吸附活性物质的到壳聚糖离子凝胶。本发明制得的离子凝胶能在常温常压下，广泛的pH(2.0-12.0)范围内对铼离子及在pH为2.0-3.5范围内对钼离子的有极高的吸附容量，在pH在4.0-12.0的范围内对铼和钼两种离子有极好的分离效果，可有效地从铼钼离子混合溶液中选择性分离铼，分离系数高。