[发明专利]一种用于从混合金属溶液中选择性分离铜的杂化膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于从混合金属溶液中选择性分离铜的杂化膜的制备方法，在惰性气氛或空气中，由氧化石墨烯与硅烷偶联剂KH‑792经溶胶‑凝胶反应制备杂化前驱体，将所得到的杂化前驱体加入到聚乙烯醇水溶液中进行反应，所得到的物质静置脱泡后得到涂膜液，然后将涂膜液在支撑体上涂膜得到膜片；也可以先将涂膜液用溶剂溶解，再涂膜得到膜片。干燥后即得到可用于从混合金属离子溶液中选择性分离铜的杂化膜，它既可以带有支撑体，也可以不带有支撑体；该杂化膜对混合金属离子溶液中的铜离子具有较强选择吸附性能，采用杂化膜吸附法优先脱除混合金属离子溶液中的铜离子，可用于含有多种金属离子的混合废水溶液中铜离子的分级分离和净化处理。

技术领域

本发明属于重金属废水处理技术领域，特别涉及一种利用溶胶-凝胶反应制备用于从混合金属溶液中选择性吸附分离铜的杂化膜的方法。

背景技术

重金属污染是一个世界性难题，越来越引起人们的关注。寻找合适的方法脱除水体中的重金属离子，消除其危害，是水处理领域的一项重点技术课题。特别是，随着新能源电池的广泛使用，废旧新能源电池回收过程中会产生大量的含有多种金属离子的混合物废水，如何处理这些含有多种金属离子的混合物废水成为新能源电池发展中急需解决的技术难题。由于这一类废水中含有多种重金属离子，其分离分级更加困难，开发具有良好选择性的新型分离技术显得更外重要和迫切。

中国专利201210539883.4提出了一类线性氨基分子修饰的氧化石墨烯吸附材料的制备方法，该方法是以石墨粉为原料，经浓硫酸、高锰酸钾、过氧水的氧化，制备得到氧化石墨烯，将氧化石墨烯溶解在乙醇中，超声使其在乙醇中有较好的分散，再加入一定量的含氨官能团的线性分子，在50～80℃水浴下反应12～24小时，得到的产物经过减压抽滤后用乙醇洗涤，在50～100℃下干燥，即可得到重金属吸附材料；该吸附剂对铅离子，镉离子，锰离子、铜离子均有较好的吸附，但是该方法吸附的是单个重金属离子，不具有选择性，对混合重金属离子溶液的分离分级较为困难，应用价值有限。

中国专利201210539875.X提出了基于树枝状高分子修饰的氧化石墨烯吸附材料的制备，是以树枝状高分子修饰中国专利201210539883.4制备的氧化石墨烯吸附材料，用以吸附废水中的铅离子，镉离子，锰离子、铜离子等重金属离子；但是该方法吸附的是单个重金属离子，不具有选择性，对混合重金属离子溶液的分离分级很困难，应用价值有限。

中国专利201910704808.0提出了一种脱除水中铜离子的氧化石墨烯杂化膜的制备方法，制备的氧化石墨烯杂化膜借助于氧化石墨烯分子链上带有的多功能基团(羟基、羧基、环氧基和羰基)以及硅烷偶联剂上带有的功能基团(KH-792上含有氨基，WD-60上含有环氧基团)与水溶液中铜离子之间的络合和静电作用来增加杂化膜对铜离子的吸附脱除能力。该氧化石墨烯杂化膜对水中铜离子的吸附分离能力较强。但是，其不具有选择性，无法从混合重金属离子溶液中选择性分离铜离子。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于从混合金属溶液中选择性分离铜的杂化膜的制备方法，以克服现有技术的上述缺陷，为混合金属溶液中铜离子(Cu²⁺)的选择性吸附脱除以及含有多种重金属离子废水的净化处理提供一条新途径。

为实现此目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于从混合金属溶液中选择性分离铜的杂化膜的制备方法，步骤如下：

①、在惰性气氛或空气中，在20～80℃的温度条件下，先将氧化石墨烯(GO)用溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解，搅拌1～24h，得到GO溶液；

②、将硅烷偶联剂N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(简称KH-792)加入到步骤①制备得到的GO溶液中，其加入量以质量比计GO：KH-792＝1：0.1～10，搅拌、溶胶-凝胶反应1～24h，得到杂化前驱体；