[發明專利]一種生物質水熱制備鉻阻控吸附劑的方法與應用

有效

• 申請號: 201611020782.0
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN106693914B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 馬偉;段詩博;陳振;孟凡慶;于雙恩;吳磊;徐軍;王刃;柳卓;董達;郭麗燕
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C22B3/24;C22B34/32
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于材料、冶金與資源環境領域領域，具體涉及一種生物質水熱制備鉻阻控吸附劑的方法與應用。首先將生物質模板洗凈后，破碎待用；其次將破碎的生物質浸漬到鉻酸鹽溶液中，最后將兩者混合物置于高壓反應釜中。反應結束后，得到納米結構的鉻基復合化合物。該吸附劑既保留了生物質內部的規則多級結構，又可對鉻形成阻控效應，適合鉻溶液中雜質元素的凈化。將鉻阻控吸附劑過濾、洗滌、烘干備用。該鉻阻控劑可以高效選擇性地吸附鉻溶液中的釩、砷、銻、鋁、鐵等雜質，而對母體溶液中的鉻元素形成阻控效應，實現鉻溶液的凈化作用。該吸附劑制備方法操作簡單，成本低廉，可達到ppb級凈化效果。

技術領域

本發明屬于材料、冶金與資源環境領域，具體涉及一種生物質模板法水熱合成制備高效阻控元素吸附劑的方法與在元素凈化中的應用，尤其在鉻溶液中吸附分離微量的雜質元素。

背景技術

鉻是重要的戰略資源，廣泛用于國防工業、化工、超導體及儲氫合金等研究領域。在鉻礦的加工過程中，由于釩和鉻在元素周期表中是相鄰的元素，因此性質較為相似，通常以共生的方式存在于釩鈦磁鐵礦中，影響著鉻的提純過程及最終產品的純度。此外，隨著工藝的深入，鉻礦浸出液還殘留著其它元素如鋁、鐵、砷、銻等。這些雜質的存在也會影響鉻產品的純度及質量。在礦物加工過程中，產生的主要成分為鉻的廢水如果不經處理排放，一方面會對環境造成污染，威脅人類健康；另一方面也造成了鉻資源的浪費。因此，降低鉻溶液中的雜質含量、純化鉻溶液對于提高鉻產品的質量及含鉻廢水的資源化利用具有重要意義。

針對含釩鉻溶液，目前釩鉻的分離方法主要有萃取法、離子交換法、化學沉淀法等。在公開號為CN 102534266A的中國專利中，提出一種以液-液-液三相體系萃取分離釩鉻的方法。首先在釩鉻溶液中加入成相鹽和聚合物，待成相鹽和聚合物溶解后形成雙水相體系，然后在上述雙水相體系中加入有機相。經過振蕩、分相、靜置得到三相體系，可以實現釩鉻的分離。其缺點是，在操作過程中為了延長萃取劑的使用壽命，對溶液的pH的要求較為嚴格。公開號為CN103773956A的專利中，提出一種利用還原-沉淀-煅燒-溶出的方法對釩鉻溶液中的釩鉻進行了分離，同時制得了三氧化二鉻和五氧化二釩產品，但該工藝流程過長，操作繁瑣。公開號為CN 102925686A的專利中，提出從含釩、鉻的溶液中選擇性分離和提取釩與鉻的方法，實現了釩和鉻的高效分離及高純度提取，但該過程需運用到離子交換樹脂，需要使用洗滌劑將殘留在交換柱內的鉻洗滌下來，工藝較為繁瑣。李鴻乂等在2014年《鋼鐵釩鈦》雜志第3期第5頁上報道了一種以陰離子交換樹脂選擇性吸附釩從而分離及提取釩與鉻的方法，并闡述了該樹脂吸附釩的機理及釩鉻的分離原理。但該工藝在樹脂轉型及再生步驟中需耗用大量的酸,且再生時會產生大量廢水。2013年魏廣葉等人在《中國有色金屬學報》第23卷第6期1712頁中報道了鉻鹽生產工藝中除鋁方法的研究進展。文中主要從固相法和液相法兩個方面綜述了各種除鋁的方法特點，并探討了除鋁方法的發展方向。對于鉻溶液中的其他微量雜質元素，如砷，銻等分離，目前相關文獻報道較少。

2015年，加拿大學者Ridha在《Chemical Engineering Journal》第274卷第69頁上報道了一篇以楓葉、白軟木等生物質為模板，成功合成了Ca(OH)₂基納米顆粒，該材料對二氧化碳具有增強吸附的性能。2015年，謝銀德等在《鄭州大學學報》第36卷6期34頁中報道了關于生物模板法合成鐵鈷納米材料的研究，文中采用脫鐵鐵蛋白為生物模板，以硝酸鈷和硫酸亞鐵銨為原料，利用硼氫化鈉為還原劑合成了蛋白質包膜的鐵鈷納米材料。2015年1月黃鑫等在《四川師范大學學報》第38卷1期148頁中的生物模版法制備納米材料一文中綜述了87篇國內外文獻，都是利用元素浸漬的模版效應形成納米材料，用于催化、能源和檢測等領域，而對于生物質的基團與六價鉻的還原作用沒有報道，同時對元素的阻控效應和溶液凈化尚沒有涉及。