[发明专利]一种用于提取碲的复合分离膜及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于提取碲的复合分离膜及其制备方法，该分离膜由高表面活性的零价铁、活化后的高分散碳纳米管及二氧化锰纳米线复合而成。制备的复合膜机械性能稳定，重复性好，形态比较完整，由于活化后均匀分散的碳纳米管和二氧化锰纳米线相互交联形成稳定结构，使得基膜具有较高的比表面积，有效地解决了零价铁的团聚问题；零价铁的高吸附性能使得该膜材料对溶液中的碲离子具有很高的吸附分离效率，分离率最高可达98%，且该分离膜的重复性好，能够很好地回收再利用，同时该分离膜的制备方法简单易操作，成本低廉，无二次污染，适宜工业上对碲的提取应用。

技术领域

本发明涉及化工分离技术领域，具体涉及一种用于提取碲的复合分离膜及其制备方法。

背景技术

碲是一种罕见的稀有元素，总量远低于银、金、铂等贵金属。在自然界中，除了单质碲以外，碲主要与金、银和铂族元素以及铅、铋、铜、铁、锌、镍等金属元素复合形成碲化物、碲硫化物、碲的氧化物以及含氧盐等。碲在工业生产上主要应用于冶金、石油化工、电子和电气、太阳能电池、玻璃、陶瓷、医药等多个领域。随着经济和科技的快速发展及新型应用领域的出现，工业产业对碲的需求量持续增长，但是碲的产量增长缓慢，年生产量有限，使得其始终处于一个供不应求的状态。同时，碲是人体内一种非必需的隐性毒性微量元素，95%以上的碲会与人体各组织中的蛋白质结合并储存在肾脏、脾脏、心脏和肝脏中，一旦浓度超过2.5 mg/kg，就会导致肝脏和肾脏功能的退化，因此极有必要控制并解决环境中碲的污染问题。

从环境污染物中分离碲元素不仅可以有效解决碲的资源短缺问题，还能减轻环境负担，给人类创造一个更加安全健康的生活氛围。当前碲的提取工艺多以电解铜产生的含碲阳极泥为原料，将阳极泥进行火法处理以后，再利用酸化煅烧、碱浸、氧化-酸浸或选冶联合处理法提取碲，此方法存在分离工艺复杂、分离率不高、能源消耗大、污染严重、重复性差和选择性差等缺点。此外。从电解泥中提取碲，需要消耗大量的矿产资源，随着人类的不断开发利用，矿产资源的储量也在不断的下降，过度的开发将使我们面临更加严峻的资源短缺和环境污染形势。因此，开发简便高效、环保、低廉和可控的分离材料与工艺，对于从光伏废弃物中回收稀有资源具有重要的应用价值。

零价铁具有高表面活性，具有微钠分级结构，微米结构可以为材料提供较高的机械强度、纳米结构为材料提高较高的表面活性，但是零价铁易团聚；高分散的碳纳米管具有良好的热学、力学和电学性能，其低密度和高孔隙率的特性使得其对碲具有很好的吸附能力，同时也可以很好地解决零价铁的团聚问题；具有三维网络结构的MnO₂纳米线是传统的一维材料，同样具有良好的力学性能和耐化学性能。

在此基础上，本发明充分利用三种物质各自的优点，设计了用于提取碲的复合分离膜。有效回收环境中的碲元素，提高资源利用率并解决其带来的污染问题，进一步保护人类的生存空间。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种用于提取碲的复合分离膜及其制备方法，用本发明公开方法制备的分离膜具有良好的回收性、防污性、机械性能和化学稳定性。

为了实现上述技术目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：本发明提供

一种用于提取碲的复合分离膜，其由基膜和次生膜构成，次生膜原位还原负载在基膜表面，所述基膜材料为二氧化锰纳米线和碳纳米管，保证碲分离膜的稳定性和提高了膜的使用寿命，纳米管线相互交联形成叠层结构，所述次生膜由具有碲吸附性能的零价铁纳米棒构成，保证复合膜对碲的吸附富集作用。

进一步地，基膜直径为10～40 nm，二氧化锰纳米线的长度不低于8 μm；零价铁纳米棒的尺寸为200～500 nm。

上述用于提取碲的复合分离膜的制备方法如下：

（1）用酸将碳纳米管进行活化，然后将活化后的碳纳米管与表面活性剂混合后加入水中，超声处理10～15 h，离心去除未分散的碳纳米管固体，最终得到高度分散的碳纳米管分散液；