[發(fā)明專利]一種光控型-離子印跡吸附劑及制備方法與再生方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711064096.8
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107694536B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王睿;黃巖
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;B01J20/34;C02F1/28;C02F1/30
• 代理公司: 濟南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發(fā)明公開了一種光控型?離子印跡吸附劑及制備方法與再生方法，將大環(huán)化合物、光敏單體和鋰鹽混合均勻制備原料溶液，向原料溶液中添加載體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，在惰性氣體條件下進(jìn)行反應(yīng)獲得含有模板離子的印跡聚合物，將含有模板離子的印跡聚合物放入水中，在紫外光照射條件下解吸出模板離子即可獲得光控型?離子印跡吸附劑，所述大環(huán)化合物為杯芳烴、環(huán)糊精、冠醚或葫蘆脲，所述光敏單體為螺吡喃、偶氮苯衍生物、二芳基乙烯或俘精酸酐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光控型-離子印跡吸附劑及制備方法與再生方法。

背景技術(shù)

近年來，人口的急速增長與經(jīng)濟的迅猛發(fā)展引起了一系列亟待解決的問題，比如資源的緊缺，水體以及大氣環(huán)境的污染，尤其是目前全球關(guān)注的霧霾問題，它主要的污染源之一是汽車尾氣的排放，歸根究底就是燃料的燃燒引起的大氣污染。鋰有強的電化學(xué)活性，制成的鋰電池具有開路電壓高，比能量高，工作溫度范圍寬，放電平衡，自放電子等優(yōu)點。鑒于此，人們設(shè)計制造出了鋰電池電動汽車來代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車，來解決汽車的用油危機和尾氣污染問題。此外，鋰資源在其它行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用，如陶瓷和玻璃、潤滑劑、制冷劑、鋰聚合物、鋁與銅冶煉等等。目前，鋰的國際需求量以每年7％-11％的速度快速增長，因此鋰資源的開發(fā)與循環(huán)利用成為了當(dāng)今研究的一個熱點問題。2017年，美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)對全球范圍內(nèi)的鋰資源的使用與開發(fā)現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查，指出中國的鋰儲量占全球的22.12％，大約有七百萬噸，其中，儲存在鹽湖鹵水中的鋰約占65％。所以，鹽湖鹵水提鋰是解決市場對鋰需求量大的有效措施。迄今為止，已知的鹽湖鹵水提鋰方法主要有：蒸發(fā)結(jié)晶，膜分離，煅燒浸取，沉淀法，溶劑提取，離子交換與吸附法。其中，吸附法因具有良好的吸附性、易分離再生、可以實現(xiàn)連續(xù)操作，吸附劑使用壽命長等特點，是從最有前景的方法之一。

離子印跡技術(shù)，又稱為模板技術(shù)，是基于高分子化學(xué)、生物化學(xué)、化學(xué)工程及材料科學(xué)等多學(xué)科的交叉發(fā)展起來的新技術(shù)，它屬于超分子化學(xué)的研究范疇。根據(jù)抗體-抗原的作用機理，學(xué)者用該技術(shù)制備了具有選擇識別能力的智能材料，即離子印跡聚合物。簡單講，離子印跡聚合物的制備過程就是以目標(biāo)離子作為模板，功能單體與模板以共價、非共價或半共價的方式結(jié)合形成前驅(qū)體，然后通過交聯(lián)劑的化學(xué)聚合形成性能穩(wěn)定的聚合物，最后再將模板除去，產(chǎn)生與模板在大小和形狀上互補的結(jié)合位點。這種獨特的結(jié)合位點使離子印跡聚合物對目標(biāo)離子有了高度選擇能力，正是由于該材料這個特有的優(yōu)勢使其在環(huán)境的處理與分析方面有了廣泛的應(yīng)用，如物質(zhì)的吸附與分離、傳感器檢測、催化降解以及膜分離等領(lǐng)域。

目前，離子印跡聚合物的制備方法主要有：本體聚合，懸浮聚合，乳液聚合，沉淀聚合。雖然這些方法制備的離子印跡聚合物有很好的選擇與吸附能力，但是其結(jié)合位點包埋過深會降低吸附量，也會導(dǎo)致吸附劑的再生效果不好。表面印跡技術(shù)是將結(jié)合位點負(fù)載到某種固相基質(zhì)上，增大了有效的吸附位點數(shù)量，在某種程度上，可以解決結(jié)合位點包埋深，不易再生的問題。此外，目前離子印跡聚合物的再生方法主要有酸洗(HCl或HNO₃)和EDTA溶液洗滌，這些再生方法都需要使用化學(xué)試劑，一方面會產(chǎn)生一定量的洗脫廢水，另一方面也增加了應(yīng)用成本。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一是提供一種光控型-離子印跡吸附劑的制備方法，該方法制備的光控型-離子印跡吸附劑的再生無需酸洗或EDTA溶液洗滌。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種光控型-離子印跡吸附劑的制備方法，將大環(huán)化合物、光敏單體和鋰鹽混合均勻制備原料溶液，向原料溶液中添加載體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，在惰性氣體條件下進(jìn)行反應(yīng)獲得含有模板離子的印跡聚合物，將含有模板離子的印跡聚合物放入水中，在紫外照射條件下解吸出模板離子即可獲得光控型-離子印跡吸附劑，所述大環(huán)化合物為杯芳烴、環(huán)糊精、冠醚或葫蘆脲，所述光敏單體為螺吡喃、偶氮苯衍生物、二芳基乙烯或俘精酸酐。

本發(fā)明該方法制得光控型-離子印跡吸附劑，能夠通過光照控制吸附劑對鋰離子的吸附或解吸，避免了酸洗或EDTA溶液洗滌帶來的廢水污染及成本提高的問題。