[發明專利]一種鐵離子交聯羧甲基纖維素原位生長普魯士藍微球吸附材料的制備方法

有效

• 申請號: 201610450824.8
• 申請日: 2016-06-21
• 公開（公告）號: CN106040190B
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 張永德;宗有莉;喬丹;歐敏華;張思月;楊輝
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C22B26/10
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369
• 代理人: 鄭健

技術領域

本發明屬于生物質材料資源利用技術領域，具體涉及一種鐵離子交聯羧甲基纖維素原位生長普魯士藍微球吸附材料的制備方法。

背景技術

普魯士藍作為第一個人工合成的配位化合物，是一種具有八面體配體的面心立方結構晶格，結構式為Fe₄[Fe(CN)₆]₃·XH₂O(X＝14-16)，其具有無毒、耐酸、化學穩定性、耐輻射和對銫有較強的結合能力等優點。根據晶格中是否存在一價離子可分為可溶和不可溶的普魯士藍，但用一般方法制備的普魯士藍形狀不規則或是顆粒太細，機械強度差，無法進行連續的柱式操作。難以實現大規模的應用。羧甲基纖維素是一種來源豐富、價廉易得、可生物降解的線性水溶性纖維素醚類衍生物，在Fe³⁺、La³⁺、Zr³⁺等多價金屬離子的存在下可以形成凝膠微球。而通過鐵離子交聯羧甲基纖維素通過原位生長法合成普魯士藍微球，反應只需要在室溫下使用環境友好和廉價的材料的進行攪拌就可以實現，不僅可以克服普魯士藍粉體吸附劑難分離、難回收。上柱困難等問題，而且可解決合成高分子面臨的資源問題。開發利用可再生資源，對于高新科技的發展、實現資源可持續發展具有重要意義。

銫是第ⅠA族，原子序數為55的堿金屬元素。由于銫具有優良的光電活性和活潑的化學性質，隨著現在工業和高科技領域的不斷發展，對銫稀有金屬及其鹽類化合物的國民需求日益增加。傳統提取銫資源的主要途徑是從銫榴石、云母礦石等的固態礦石中開采，但由于我國固體銫礦石資源逐年枯竭，尋找開發新的銫資源迫在眉睫。而我國有相當大的一部分銫資源是以鹵水的形式存在于青海、西藏等地的鹽湖中。雖然鹵水中的銫濃度較低，但是可以通過鹽田工藝蒸發濃縮的方式提高銫的濃度；而且從鹽湖提取銫時，不需要固體銫礦提取銫的磨碎、浸漬、提純過程，因而其提取工藝簡單、成本較低、耗能少。因此從鹽湖中提取銫，既可以變廢為寶，開發新的銫資源，又可以減少制鹽企業對環境的污染，實現資源開發、經濟社會發展與環境保護的統一。

目前，針對鹽湖中提取銫的方法主要有化學沉淀法、萃取法、無機離子交換法等。其中，無機離子交換法是提取低濃度稀有元素銫最有效的方法，

由于該技術較為成熟且易實現工業化，但通過查閱文獻可知，對于鹽湖鹵水提取的銫的方法中普遍存在離子選擇性差、分離能力小，操作困難，成本較高等條件的限制。長期以來，我國從鹽湖鹵水提取銫并未得到充分重視，技術上也未獲得突破，造成了資源的嚴重浪費。因此，鹽湖銫離子提取的工業化研究具有十分重要的意義。

本發明采用自然界中最豐富、價廉易得的羧甲基纖維素再生資源，通過原位生長法制備出普魯士藍凝膠微球吸附材料，既為鹽湖提取稀有元素銫提供新的思路，又能為開發利用生物質材料提供新途徑，以廢制廢，解決了資源合理利用和環境污染問題，符合可持續發展的要求，具有較大的使用價值和廣闊的應用前景。經檢索目前還沒有發現關于鐵離子交聯羧甲基纖維素通過原位生長法合成普魯士藍凝膠微球在鹽湖鹵水中提取稀有元素銫的報道。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種鐵離子交聯羧甲基纖維素原位生長普魯士藍微球吸附材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將羧甲基纖維素溶解在超純水中，攪拌5～10h，得到濃度為1～8wt％溶膠，將溶膠超聲脫泡10～15分鐘；

步驟二、采用電噴裝置將超聲脫泡的溶膠電噴于盛有濃度為1～15wt％鐵離子溶液的接收裝置中，在電噴的過程中攪拌鐵離子溶液；電噴完成中，向接收裝置中滴加0.1～2體積份的交聯劑，以30～400r/min的速度攪拌1～20h，過濾，制得負載鐵離子的凝膠微球；

步驟三、將5～10重量份步驟二制備的凝膠微球置于循環水式真空抽濾裝置中用超純水洗滌1～3h，然后將淋洗后的凝膠微球浸泡于50～100體積份濃度為1～25wt％亞鐵氰化鉀溶液中，攪拌反應0.25～3h，過濾，將得到的凝膠微球在循環水式真空抽濾裝置中用超純水淋洗1～5h，然后于30～60℃溫度下干燥5～25h，即制得普魯士藍微球吸附材料。

優選的是，所述羧甲基纖維素的粘度為1000-1400mpa.s。

優選的是，所述超聲脫泡的超聲功率為150～1000W，超聲頻率為20～24KHz。