[發(fā)明專利]一種用水溶性高分子絡(luò)合劑分離稀土的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111000622.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-30
• 公開（公告）號(hào): CN113737030B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱運(yùn)仁;陳雨欣;盧丹丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B59/00
• 分類號(hào): C22B59/00;C22B3/22
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 胡昌國

1.一種用水溶性高分子絡(luò)合劑分離稀土的方法，其特征在于：采用的水溶性高分子絡(luò)合劑為中性磷?；瘹ぞ厶莕PCS和酸性磷酰化殼聚糖aPCS；

其中nPCS化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

aPCS化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：

上述結(jié)構(gòu)中n=1200～3000；

包括以下步驟：

首先，在pH為3～7條件下，將一定量的中性磷?；瘹ぞ厶莕PCS或酸性磷?；瘹ぞ厶莂PCS加入到含稀土離子的溶液中，攪拌0.5～2.5 h，使稀土離子與nPCS或aPCS充分絡(luò)合，形成PCS-Re絡(luò)合物；然后，根據(jù)不同PCS-Re絡(luò)合物在一定條件下剪切穩(wěn)定性的差異，采用剪切解絡(luò)耦合超濾，實(shí)現(xiàn)混合稀土離子的分離和絡(luò)合劑磷酰化殼聚糖的再生；

所述的中性磷酰化殼聚糖nPCS或酸性磷?；瘹ぞ厶莂PCS的用量，采用絡(luò)合–超濾的方法，通過測(cè)定絡(luò)合劑與稀土離子質(zhì)量比P/Re與稀土離子截留率R的關(guān)系來確定：在一定pH條件下進(jìn)行絡(luò)合–超濾時(shí)，稀土離子截留率隨著P/Re的增加而增加，當(dāng)R達(dá)到最大值不再隨P/Re的增加而增加時(shí)，即為臨界的P/Re值，據(jù)此確定絡(luò)合劑的加入量；

所述的PCS-Re絡(luò)合物在一定pH條件下的剪切穩(wěn)定性大小，采用PCS-Re絡(luò)合物的臨界剪切速率γ_c來表示，即PCS-Re絡(luò)合物保持穩(wěn)定所能承受的最大剪切速率，根據(jù)膜面剪切速率與稀土離子截留率的關(guān)系來確定：當(dāng)膜面剪切速率小于PCS-Re絡(luò)合物的臨界剪切速率時(shí)，PCS-Re絡(luò)合物維持穩(wěn)定，此時(shí)稀土離子的截留率維持不變；當(dāng)膜面剪切速率大于PCS-Re絡(luò)合物的臨界剪切速率時(shí)，PCS-Re絡(luò)合物解絡(luò)成聚合物絡(luò)合劑和自由稀土離子，自由稀土離子透過超濾膜，稀土離子的截留率急劇下降。

2.如權(quán)利要求1所述的一種用水溶性高分子絡(luò)合劑分離稀土的方法，其特征在于：用中性磷?；瘹ぞ厶莕PCS作絡(luò)合劑，根據(jù)一定pH和溫度條件下，不同nPCS-Re絡(luò)合物臨界剪切速率的差異，通過調(diào)整膜面剪切速率耦合超濾實(shí)現(xiàn)各稀土離子的有序分離；

在常溫、pH為5條件下，用nPCS作絡(luò)合劑時(shí)，nPCS與La、Ce、Nd形成的絡(luò)合物nPCS-La、nPCS-Ce和nPCS-Nd的臨界剪切速率分別為8.86×10⁴ s^-1、9.91×10⁴ s^-1、1.09×10⁵ s^-1；先控制膜面剪切速率8.86×10⁴ s^-1 γ 9.91×10⁴ s^-1，nPCS-La解絡(luò)，超濾分離出La；然后控制膜面剪切速率9.91×10⁴ s^-1 γ 1.09×10⁵ s^-1，nPCS-Ce解絡(luò)，超濾分離出Ce；最后控制膜面剪切速率γ 1.09×10⁵ s^-1，nPCS-Nd解絡(luò)，超濾分離出Nd，同時(shí)獲得再生的nPCS，再生的nPCS繼續(xù)進(jìn)行稀土離子的絡(luò)合；

在常溫、pH為6條件下，用nPCS作絡(luò)合劑時(shí)，nPCS與La、Ce、Nd形成的絡(luò)合物nPCS-La、nPCS-Ce和nPCS-Nd的臨界剪切速率分別為1.02×10⁵、1.21×10⁵、1.33×10⁵ s^-1；先控制膜面剪切速率1.02×10⁵ s^-1 γ 1.21×10⁵ s^-1，nPCS-La解絡(luò)，超濾分離出La；然后控制膜面剪切速率1.21×10⁵ s^-1 γ 1.33×10⁵ s^-1，nPCS-Ce解絡(luò)，超濾分離出Ce；最后控制膜面剪切速率γ 1.33×10⁵ s^-1，nPCS-Nd解絡(luò)，超濾分離出Nd，同時(shí)獲得再生的nPCS，再生的nPCS繼續(xù)進(jìn)行稀土離子的絡(luò)合；

在常溫、pH為7條件下，用nPCS作絡(luò)合劑時(shí)，nPCS與La、Ce、Nd形成的絡(luò)合物nPCS-La、nPCS-Ce和nPCS-Nd的臨界剪切速率分別為1.31×10⁵、1.63×10⁵、1.79×10⁵ s^-1；先控制膜面剪切速率1.31×10⁵ s^-1 γ 1.63×10⁵ s^-1，nPCS-La解絡(luò)，超濾分離出La；然后控制膜面剪切速率1.63×10⁵ s^-1 γ 1.79×10⁵ s^-1，nPCS-Ce解絡(luò)，超濾分離出Ce；最后控制膜面剪切速率γ 1.79×10⁵ s^-1，nPCS-Nd解絡(luò)，超濾分離出Nd，同時(shí)獲得再生的nPCS，再生的nPCS繼續(xù)進(jìn)行稀土離子的絡(luò)合。

3.如權(quán)利要求1所述的一種用水溶性高分子絡(luò)合劑分離稀土的方法，其特征在于：用酸性磷?；瘹ぞ厶莂PCS作絡(luò)合劑，根據(jù)一定pH和溫度條件下，不同aPCS-Re絡(luò)合物臨界剪切速率的差異，通過調(diào)整膜面剪切速率耦合超濾實(shí)現(xiàn)各稀土離子的有序分離；

在常溫、pH為3條件下，用aPCS作絡(luò)合劑時(shí)，aPCS與La、Ce、Nd形成的絡(luò)合物aPCS-La、aPCS-Ce和aPCS-Nd的臨界剪切速率分別為4.74×10⁴ s^-1、5.20×10⁴ s^-1、6.45×10⁴ s^-1；先控制膜面剪切速率4.74×10⁴ s^-1 γ 5.20×10⁴ s^-1，aPCS-La解絡(luò)，超濾分離出La；然后控制膜面剪切速率5.20×10⁴ s^-1 γ 6.45×10⁴ s^-1，aPCS-Ce解絡(luò)，超濾分離出Ce；最后控制膜面剪切速率γ 6.45×10⁴ s^-1，aPCS-Nd解絡(luò)，超濾分離出Nd，同時(shí)獲得再生的aPCS，再生的aPCS繼續(xù)進(jìn)行稀土離子的絡(luò)合；

在常溫、pH為4條件下，用aPCS作絡(luò)合劑時(shí)，aPCS與La、Ce、Nd形成的絡(luò)合物aPCS-La、aPCS-Ce和aPCS-Nd的臨界剪切速率分別為6.71×10⁴ s^-1、7.39×10⁴ s^-1、8.98×10⁴ s^-1；先控制膜面剪切速率6.71×10⁴ s^-1 γ 7.39×10⁴ s^-1，aPCS-La解絡(luò)，超濾分離出La；然后控制膜面剪切速率7.39×10⁴ s^-1 γ 8.98×10⁴ s^-1，aPCS-Ce解絡(luò)，超濾分離出Ce；最后控制膜面剪切速率γ 8.98×10⁴ s^-1，aPCS-Nd解絡(luò)，超濾分離出Nd，同時(shí)獲得再生的aPCS，再生的aPCS繼續(xù)進(jìn)行稀土離子的絡(luò)合；

在常溫、pH為5條件下，用aPCS作絡(luò)合劑時(shí)，aPCS與La、Ce、Nd形成的絡(luò)合物aPCS-La、aPCS-Ce和aPCS-Nd的臨界剪切速率分別為9.29×10⁴、1.04×10⁵、1.13×10⁵ s^-1；先控制膜面剪切速率9.29×10⁴ s^-1 γ 1.04×10⁵ s^-1，aPCS-La解絡(luò)，超濾分離出La；然后控制膜面剪切速率1.04×10⁵ s^-1 γ 1.13×10⁵ s^-1，aPCS-Ce解絡(luò)，超濾分離出Ce；最后控制膜面剪切速率γ 1.13×10⁵ s^-1，aPCS-Nd解絡(luò)，超濾分離出Nd，同時(shí)獲得再生的aPCS，再生的aPCS繼續(xù)進(jìn)行稀土離子的絡(luò)合。