[发明专利]一种仿生趋磁细菌的快速高选择性提金吸附剂的制备方法与应用

说明书

本发明属于吸附分离功能材料制备技术领域，一种仿生趋磁细菌的快速高选择性提金吸附剂的制备与应用。本发明利用磁诱导组装和硅前驱体的水解缩合制备了仿生趋磁细菌的磁芯纳米链，并利用硅烷偶联剂在其表面修饰上双键，后期以蒸馏沉淀技术核心，通过精准控制蒸出溶剂的的量，制备了可控单体负载量的复合吸附剂，并用于电子废弃液中金的快速选择性富集与回收。同时，基于皮尔逊软硬酸碱理论和配位原则选择烯丙基硫脲为功能单体，实现了对金离子高选择性吸附分离。本发明制备的吸附剂结构新颖，尺寸可控，制备工艺简单，且成本低，传质效率快、吸附容量大，易于回收，再生性能稳定。

技术领域

本发明属于吸附分离功能材料制备技术领域，涉及一种仿生趋磁细菌的快速高选择性提金吸附剂的制备方法与应用。

背景技术

黄金是最早发现的金属之一，除了具有原始的货币功能和现在的装饰价值外，还具有独特的物理化学性质。如今，黄金已经在催化、电子电气、通信、航空航天、化学工程和医疗工业等高科技领域得到了广泛的应用。近年来，随着黄金需求的快速增长，使金矿的开采规模不断扩大，不可避免地造成了资源的大量浪费和废弃物的极度膨胀，同时还带来了严重的环境污染，危害人类健康。据统计，每吨不含电池的废旧手机中含有超过270克金，远高于每吨不小于100克金的一级品金精矿。因此，建立具有自主知识产权的绿色高效提金新方法具有重要的意义。

目前，从水溶液中回收金的技术有吸附法、化学沉淀法、溶剂萃取法和离子交换法等。其中，吸附法以其操作简便、成本效益高、环境友好、能力强等优点被认为是一种很有前途的吸附方法，近年来受到了广泛关注。由于微纳米材料由具有比表面积大、尺寸效应小、吸附位点丰富等特点，在吸附分离领域被广泛应用。一些常用的纳米材料如分子筛，碳纳米管，金属-有机骨架材料等，面临进行冗长的后处理过程，如离心或过滤需要仪器和大量的时间和能量，而且传统的吸附剂在吸附分离过程中，仍需要外加的机械搅拌等以提高传质效率。因此设计开发新型的易于回收、自搅拌的纳米吸附剂在提高传质效率、加快吸附速率方面具有重要意义。

磁性四氧化三铁作为一种磁响应的材料，具有良好的生物相容性、稳定性，和低细胞毒性，目前被广泛的应用于生物、医药、材料等领域。受在外部磁场作用下可搅动或移动的趋磁细菌的启发，开发了在外界磁场诱导作用下，将磁性纳米颗粒定向组装成一维纳米链。磁各异性可以使其自搅动或移动，加速混合过程，提高吸附过程中的传质效率，而且可以有效地解决吸附剂难以回收的问题。此外，由于其磁性成分暴露在外面，很容易受到环境的氧化或腐蚀，并且表面官能团少，难于功能化设计。因此，通过核壳结构的设计，利用硅前驱体的水解缩合在其表面包覆硅层，不仅能够实现材料功能的定向设计，而且可以绝对的保护磁芯使其不强酸强碱环境的侵蚀。

吸附剂的比表面积大小、形貌结构以及表面单体负载量决定了其吸附性能。传统的聚合方法具有形状不规则，分散性较差，操作繁琐，反应时间长的缺点。

当涉及到热响应性聚合物或其各种共聚物在不同基体材料的接枝时，聚合技术的选择就变得至关重要，所选择的聚合工艺和定量接枝对改性聚合物接枝粒子的性能均有重要影响。蒸馏沉淀聚合法是一种新兴的相对简单的沉淀聚合和自由基聚合反应相结合的技术，而且可以很好地与各种材料相结合，通过精准控制蒸出溶剂的的量，实现对单体的负载量的控制，同时可制备尺寸易控，高交联单分散材料。

贵金属金在回收过程中，存在Ni(Ⅱ)、Cr(III)、Co(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Al(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)等其他干扰离子，因此选择对金具有特异性选择性的功能单体来制备金吸附剂是重要的问题。

发明内容

为了解决现有技术中金吸附剂不易收集、吸附速率较慢等问题，本发明提出一种仿生趋磁细菌的快速高选择性提金吸附剂(MCSR-ATU)的制备方法，并用于电子废弃液中快速选择性富集金。