[發明專利]基于聚合物萃取劑的金屬絡陰離子萃取膜、制備及應用

在審

• 申請號: 202310614717.4
• 申請日: 2023-05-29
• 公開（公告）號: CN116422008A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 孟曉榮;李文玉
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B01D11/04
• 分類號: B01D11/04;C08F14/06;C08F8/32;B01D71/76;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/26;C02F101/20;C02F101/22
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種基于聚合物萃取劑的金屬絡陰離子萃取膜、制備及應用，包括制備季銨鹽型類離子液體聚合物萃取劑：將聚合物，叔胺類有機物及溶劑混合回流，沉析，清洗，抽濾，減壓干燥得到季銨鹽型類離子液體聚合物萃取劑；制備金屬絡陰離子萃取膜：將聚合物萃取劑、塑化劑、有機溶劑混合，將溶液倒入平底容器中揮發去除溶劑成膜；將膜置于鹽酸溶液中酸化，即得金屬絡陰離子萃取膜。通過萃取膜在操作電壓或不加電狀況下，對溶液中的金屬絡陰離子進行萃取與選擇性分離。該方法金屬陰離子去除、提取或分離環境污染小，傳輸速率快，去除率和膜萃取效能高，且膜相不泄露，是一種對金屬絡陰離子具有高傳質性能的高穩定性膜產品及其分離方法。

技術領域

本發明屬于材料化工、濕法冶金及廢水處理等技術領域，涉及一種季銨鹽型聚合物萃取劑的合成，金屬絡陰離子萃取膜的制備及其膜萃取金屬陰離子的應用。

背景技術

萃取與反萃同步的膜萃取技術因選擇性高、綠色、節能等特點而倍受分離領域的關注。與支撐液膜相比，聚合物包容膜(PIM)以其載體用量少，可重復使用的優勢，成為最具工業前景的膜萃取材料。傳統PIM由基礎聚合物、萃取劑、塑化劑的均相溶液經相轉化而制備，載體與基礎聚合物間僅由非鍵合性的范德華力或氫鍵等相互作用而固定，機械擾動、水相侵蝕等也會加速膜相載體流失而導致膜效下降。因此，高穩定性的膜萃取材料，一直是制約膜萃取技術工業化應用的瓶頸。

聚合物共混、基質改性或引入新組份調控膜結構等手段，是近年來改善PIM穩定性方向的研究熱點。PVDF-HFP，SBS等共聚物，以及具有高極性的PVDF、PSF等被嘗試用于替代PVC或CTA等弱極性聚合物，聚合物半互穿交聯網絡結構和無機納米粒子摻雜的PIM，均得到了一些有益的效果。受限于傳統PIM中載體與膜基質間非鍵性結合，現有PIM的一些改性技術很難同時兼顧傳質速率與穩定性，甚至會導致選擇性的下降。但截止目前，尚未有載體被鍵合固定的膜萃取材料的相關報道。

發明內容

為解決膜現有膜萃取材料不穩定，膜萃取體系傳質速率慢，載體易于泄露等問題，本發明提供一種高穩定性膜萃取材料的制備方法及其相應的膜萃取分離金屬絡陰離子體系，為重金屬廢水處理提供一種高效、高選擇性的提取工藝。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

根據本發明的一個方面，提供了一種基于聚合物萃取劑的金屬絡陰離子萃取膜的制備的方法，包括以下步驟：

步驟1，制備季銨鹽型類離子液體聚合物萃取劑：

按照質量比將8％～12％的聚合物，20％～46％叔胺類有機物及46％～70％的溶劑混合；均相回流反應，降至常溫，加入無水乙醇沉析，沉淀用無水乙醇多次清洗，抽濾，減壓干燥得到季銨鹽型類離子液體聚合物萃取劑；

步驟2，制備金屬絡陰離子萃取膜：

按照質量比將1～3％聚合物萃取劑、0.5～1％塑化劑、96～98.5％有機溶劑混合，攪拌為均相溶液，將溶液倒入平底容器中揮發去除溶劑成膜；將膜置于鹽酸溶液中酸化，即得金屬絡陰離子萃取膜。

根據本發明的示例性實施方式，所述聚合物為分子量大于72,000且聚合度低于2,500的高分子聚氯乙烯；

所述叔胺類有機物為三正辛胺、三正丁胺、三乙胺、三丙胺等中的一種或兩種以上的組合；

所述溶劑為N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、N-甲吡咯烷基酮和二噁烷中的一種或兩種以上的混合物；

所述塑化劑為鄰苯二甲酸二辛酯、碳十二酸、2-硝基苯基醚和鄰苯二甲酸二丁酯中的一種或兩種混合物；

所述有機溶劑為四氫呋喃或N,N-二甲基乙酰胺。

根據本發明的示例性實施方式，步驟1中，溶劑混合，在50～90℃下均相回流反應24～72h；