[發明專利]一種用于吸附釹的螯合微球的制備方法

無效

• 申請號: 201410037718.8
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103788301A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 俎建華;韋悅周;劉瑞芹;葉茂松
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C08F257/02
• 分類號: C08F257/02;C08F220/32;C08F2/46;C08F8/32;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及一種釹離子吸附用螯合微球的制備方法，屬于功能高分子材料技術領域。

背景技術

釹的最大用處是制備釹鐵硼永磁材料，釹鐵硼磁體磁能積高，被稱作當代“永磁之王”，以其優異的性能廣泛用于電子、機械等行業。釹亦可制作合金材料應用于航天領域。對于從溶液中回收釹的研究，科研人員已經做了很多有意義的探索。傳統的方法包括沉淀法、吸附法、溶劑萃取法等。由于稀土元素之間性質很相似,難以有效分離,因此尋找一種有效的分離、提純釹元素的新材料日顯重要。用功能高分子來吸附金屬離子,吸附容量大,操作簡便。吸附金屬離子的后功能高分子可用酸性或堿性溶液處理,金屬離子釋出,高分子材料又可重復使用。具有不同功能基的高分子對不同的金屬具有不同的吸附能力。由于給電子性原子如氧、氮、硫等與金屬具備配位結合能力,含有這些原子的功能高分子被選為金屬離子的吸附劑是近年來一個較為活躍的研究領域。

核能的發展使得放射性廢物日益增多。到2020年乏燃料累計將達到2000t，此后每年將產生約1000t乏燃料。能否及時、安全處置這些高放廢物,是關系到我國核能事業能否可持續發展的不可回避的重大問題。乏燃料中存在的長壽命三價次錒系元素的離子半徑與釹離子半徑相近、晶體化學性質也相似，為避免實驗操作時的放射性危害，故經常用釹離子模擬高放廢液中的三價錒系元素，所以本發明中制備釹離子吸附用螯合微球，還可以用在乏燃料后處理領域次錒系元素的選擇性分離方面。

發明內容

本發明的目的是利用輻射接枝方法制備一種用于吸附釹的螯合微球，該方法具有可控、操作簡單及接枝產物純凈等優越性；其得到的螯合微球，是一種含胺基官能團的聚苯乙烯改性螯合微球，其性能穩定、螯合容量大，易再生，具有較好的機械性能。

本發明在價格低廉的聚苯乙烯微球上先通過共輻照接枝引入甲基丙烯酸縮水甘油酯，再通過環氧基與胺類化合物的加成反應制備釹離子螯合吸附劑，反應方程式如下所示：

具體步驟如下：

（1）將經過預處理的PS微球、甲基丙烯酸縮水甘油酯溶液、四氫呋喃和阻聚劑，混合均勻后，在惰性氣氛下，置于⁶⁰Co源室內進行γ射線輻照；反應結束后，抽濾、溶劑洗滌得到接枝聚苯乙烯微球；其中：所述甲基丙烯酸縮水甘油酯溶液中的溶劑為四氫呋喃，其體積百分比濃度為10-20%，所述甲基丙烯酸縮水甘油酯、PS微球和阻聚劑的質量比為（20-40）：(60-80)：（0-2）；

（2）將上述得到的接枝聚苯乙烯微球和二乙烯三胺在105-120℃下進行胺化反應，反應時間為12-36h，反應結束后，抽濾，水洗，烘干得到螯合微球；其中所述接枝聚苯乙烯微球和二乙烯三胺的質量比為1:（2-5）。

上述步驟（1）中，所述PS微球用丙酮清洗、干燥進行預處理；所述惰性氣氛為氮氣氣氛或氬氣氣氛。

上述步驟（1）中，所述甲基丙烯酸縮水甘油酯溶液中溶劑為四氫呋喃。

上述步驟（1）中，γ射線輻照的總輻照劑量為5-30kGy，輻照劑量率為0.8kGy/h。

上述步驟（1）中，洗滌時溶劑采用N,N–二甲基甲酰胺、甲醇或四氫呋喃中的一種或幾種。

本發明還提供一種利用上述制備方法得到的用于吸附釹的螯合微球。

本發明中將制備得到的螯合微球用于釹離子水溶液進行螯合吸附時，適宜pH值為1.06-2.80；釹離子的適宜濃度在0.05-100ppm之間。

本發明的有益效果在于：

（1）操作簡單，原料廉價易得；共輻照接枝時，可通過控制輻照劑量和單體濃度，靈活改變單體的接枝率，從而調節接枝鏈上環氧基團的引入量。

（2）采用四氫呋喃作為接枝反應溶劑，它既與單體（甲基丙烯酸縮水甘油酯）有很高的互溶性，又能很好的溶脹基體材料聚苯乙烯微球，從而有助于加快單體向基體的擴散速率，在提高接枝率的同時，有利于制備出接枝組分分布均勻的螯合微球。

（3）合成的螯合微球性能穩定、螯合容量大，選擇性好，易再生，具有較好的機械性能。除對釹離子具有優異的螯合吸附性能，還可以用于乏燃料后處理領域次錒系放射性核素的選擇性分離；本發明方法不僅是一種新方法，同時也為低成本回收稀土元素提供了新思路。

附圖說明

圖1為阻聚劑硫酸銅含量對接枝率影響圖。

圖2為該發明制得的螯合微球在不同pH值情況下對釹離子、鎘離子的吸附容量圖。

圖3為釹離子初始濃度對對螯合微球吸附容量的影響圖。

具體實施方式