專利名稱：一種輕稀土離子吸附材料的合成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于一種吸附稀土離子的環(huán)境友好材料合成領(lǐng)域，特別涉及一種輕稀土離子吸附材料的合成方法。
背景技術(shù)：
:
稀土元素及其化合物具有獨(dú)特的光、磁、電子性能，不僅在傳統(tǒng)的輕工、冶金、化工和農(nóng)業(yè)等部門有廣泛應(yīng)用，而且在電子、信息、新材料和新能源等許多高新技術(shù)領(lǐng)域也有大量應(yīng)用。然而，天然稀土礦是以多稀土元素相生共存，而高新技術(shù)領(lǐng)域需大量的高純度和特殊形態(tài)、形貌的稀土產(chǎn)品，現(xiàn)有分離技術(shù)已難以滿足高新產(chǎn)業(yè)越來越高的要求，目前國內(nèi)外稀土的工業(yè)分離主要是采用有機(jī)磷萃取法，該法雖然在稀土分離上獲得了舉世公認(rèn)的成就，但也存在自身難以克服的局限:一是萃取劑成本較高，且具有毒害性；二是萃取級(jí)數(shù)繁多，其廢棄物的排放量大，污染嚴(yán)重。目前，稀土廠常用的萃取劑主要為含磷有機(jī)萃取劑，如P507(即2—乙基已基膦酸單2—乙基已基酯)。其工業(yè)成本高、毒性大、且不能被生物降解，同時(shí)，在重復(fù)利用過程中，有部分隨料液進(jìn)入工藝流程中，導(dǎo)致提取出來的稀土純度不高。從稀土綠色分離長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，離子交換樹脂吸附法具有其他方法不可替代的環(huán)境友好優(yōu)勢。稀土礦的開采和選礦將遺棄大量的尾礦，這些露天尾礦隨雨水的長期淋浴作用將大量進(jìn)入地表水域，在選礦中產(chǎn)生大量含稀土離子的廢水，以及在濕法冶煉中，I噸稀土產(chǎn)品約排35-40噸廢水，隨廢水排放的稀土占產(chǎn)品總量的15%以上，稀土產(chǎn)品的使用廠家也會(huì)排放含稀土廢水。這些廢渣、廢水中的大量稀土資源迄今仍未有經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法得到工業(yè)回收利用，且對(duì)水環(huán)境安全造成了壓力。而吸附材料的性價(jià)比是決定其工業(yè)化應(yīng)用的最關(guān)鍵因素。因而，高吸附容量、廉價(jià)、環(huán)境友好的吸附材料仍是稀土行業(yè)研究亟須突破的難點(diǎn)。近年來，利用天然產(chǎn)物處理稀土的吸附研究已日趨活躍，如殼聚糖、高嶺土等，但這些研究體系僅具有理論意義。本發(fā)明采用耐酸性較強(qiáng)的植物纖維作載體、植物單寧作吸附基，以醛、雙環(huán)氧烷作交聯(lián)劑，將單寧固載于植物纖維上，合成了不同價(jià)態(tài)、形態(tài)的稀土離子吸附材料，對(duì)稀土的分離、減少稀土排放、提高稀土資源利用率有重要的科學(xué)意義和廣泛的環(huán)境保護(hù)應(yīng)用前景。植物單寧是一類天然的多酚類物質(zhì)，廣泛存在于植物的皮、葉、根、莖與果實(shí)當(dāng)中，是植物的次生代謝產(chǎn)物，其在植物中含量僅次于纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。單寧分子結(jié)構(gòu)中含有大量鄰位酚羥基，能與各種金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成螯合物，是天然物質(zhì)中與金屬離子絡(luò)合能力最強(qiáng)的化合物之一。我國有豐富的單寧資源，如櫟木、落葉松、柿子、石榴、楊梅、黑荊樹等。若將這些單寧資源制作成廉價(jià)、高效的金屬離子吸附材料，這樣既合理的利用了固體廢棄物中的樹皮、果皮，又可獲得一種環(huán)境友好的金屬離子吸附材料。該吸附材料的合成，以及用于稀土離子的吸附尚未見相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一類新的輕稀土離子吸附材料。該材料具有良好的吸附性能，具有生產(chǎn)成本低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述輕稀土離子吸附材料的制備方法。該合成方法簡便且綠色無污染，生產(chǎn)工藝簡單易行。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一類輕稀土離子吸附材料，由下述質(zhì)量配比主要原料制得:
載體為100份植物纖維(如木纖維、苧麻纖維等)
吸附基為單寧，成分為0.8%櫟木單寧溶液100-1000份、0.7%柿子單寧溶液100-1000份、0.8%落葉松單寧溶液100-1000份、0.5%石榴皮單寧溶液100-1000份四種中的一種交聯(lián)劑為10%戊二醛溶液50-500份或者3%雙環(huán)氧丙烷溶液50-1000份中至少一種輕稀土離子吸附材料合成方法，包括下述主要步驟:
1.預(yù)處理:將植物纖維于硝酸溶液中浸泡4小時(shí)，抽濾，沖洗至中性,烘干待用
2.交聯(lián)反應(yīng):取上述(I)步活化后的材料加入含單寧溶液攪拌2-4小時(shí)，加入交聯(lián)劑振蕩反應(yīng)2-3小時(shí)，再加入硫酸溶液于20-30°C下反應(yīng)8小時(shí)
3.將(2)步的產(chǎn)品過濾并用去離子水洗滌，40°C真空干燥24小時(shí)，即本發(fā)明所述的輕稀土離子吸附材料，即可用于吸附輕稀土離子。本發(fā)明采用耐酸性較強(qiáng)的植物纖維作載體、植物單寧作吸附基，以醛、雙環(huán)氧烷作交聯(lián)劑，將單寧固載于植物纖維上，合成了不同價(jià)態(tài)、形態(tài)的稀土離子吸附材料，該材料具有高吸附容量和環(huán)境友好兩大特點(diǎn)，其吸附容量能夠達(dá)到427.0mg/g。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，目前以天然產(chǎn)物為原料制備金屬離子吸附材料的種類不少，方法也是多種多樣，其中一些材料雖吸附性能好，但耐酸堿性差，另一些材料雖環(huán)境友好、成本低，但吸附容量小。本發(fā)明有益效果是:1)以廉價(jià)的、可再生的植物纖維和單寧為原料，經(jīng)交聯(lián)制備成一類輕稀土離子吸附材料。該材料不僅具有吸附容量大、耐酸性好、機(jī)械強(qiáng)度高，而且具有制作成本低、環(huán)境友好的特點(diǎn)；2)所發(fā)明的材料既可用于廢水、廢渣中的稀土離子回收利用，又可用于稀土元素的分離純化，為稀土元素的分離和含稀土離子廢棄物資源化利用提供了技術(shù)支持；3)所發(fā)明的材料僅含C、H、O元素，吸附稀土離子后經(jīng)高溫燃燒，可簡便稀土離子的回收和高純納米稀土的制備；4)豐富了稀土化學(xué)的理論和實(shí)踐。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。實(shí)例I 載體為木纖維1.0g
吸附基為0.8%櫟木單寧溶液IOOml 交聯(lián)劑為10%戊二醛溶液50ml
(1)預(yù)處理:將1.0g苧麻纖維于2.3%硝酸溶液中浸泡4小時(shí)，抽濾，沖洗至中性，烘干待用
(2)交聯(lián)反應(yīng):取上述(I)步活化后的材料加入IOOml0.8%櫟木單寧溶液中攪拌2小時(shí)，加入50ml 10%戊二醛溶液振蕩反應(yīng)2小時(shí)，再加入50ml 5%硫酸溶液并使之于25°C下反應(yīng)8小時(shí) (3)將(2)步的產(chǎn)品過濾并用去離子水洗滌，40°C真空干燥24小時(shí)，即本發(fā)明所述的苧麻纖維固化櫟木單寧吸附材料，即可用于吸附輕稀土離子，其最大吸附量為295.4mg/g。實(shí)例2 載體為木纖維1.0g
吸附基為0.8%落葉松單寧溶液IOOml 交聯(lián)劑為10%戊二醛溶液50ml
(1)預(yù)處理:將1.0g苧麻纖維于2.3%硝酸溶液中浸泡4小時(shí)，抽濾，沖洗至中性，烘干待用
(2)交聯(lián)反應(yīng):取上述(I)步活化后的材料加入IOOml0.8%落葉松單寧溶液中攪拌3小時(shí)，加入50ml 10%戊二醛溶液振蕩反應(yīng)2小時(shí)，再加入IOOml 5%硫酸溶液并使之于30°C下反應(yīng)8小時(shí)
(3)將(2)步的產(chǎn)品過濾并用去離子水洗滌，40°C真空干燥24小時(shí)，即本發(fā)明所述的苧麻纖維固化落葉松單寧吸附材料，即可用于吸附輕稀土離子，其最大吸附量為427.0mg/g°實(shí)例3
載體為苧麻纖維1.0g 吸附基為0.7%柿子單寧溶液IOOml 交聯(lián)劑為3%雙環(huán)氧丙烷溶液50ml
(1)預(yù)處理:將1.0g苧麻纖維于2.3%硝酸溶液中浸泡4小時(shí)，抽濾，沖洗至中性，烘干待用
(2)交聯(lián)反應(yīng):取上述(I)步活化后的材料加入IOOml0.7%柿子單寧溶液中攪拌3小時(shí)，加入50ml 3%雙環(huán)氧丙烷溶液振蕩反應(yīng)3小時(shí)，再加入50ml 5%硫酸溶液并使之于25°C下反應(yīng)8小時(shí)
(3)將(2)步的產(chǎn)品過濾并用去離子水洗滌，40°C真空干燥24小時(shí)，即本發(fā)明所述的苧麻纖維固化柿子單寧吸附材料，即可用于吸附輕稀土離子，其最大吸附量為343.6mg/g。實(shí)例4
載體為苧麻纖維1.0g 吸附基為0.5%石榴皮單寧溶液IOOml 交聯(lián)劑為3%雙環(huán)氧丙烷溶液IOOml
(1)預(yù)處理:將1.0g苧麻纖維于2.3%硝酸溶液中浸泡4小時(shí)，抽濾，沖洗至中性，烘干待用
(2)交聯(lián)反應(yīng):取上述(I)步活化后的材料加入IOOml0.5%石榴皮單寧溶液中攪拌4小時(shí)，加入IOOml 3%雙環(huán)氧丙烷溶液振蕩反應(yīng)3小時(shí)，再加入IOOml 5%硫酸溶液并使之于30°C下反應(yīng)8小時(shí)
(3)將(2)步的產(chǎn)品過濾并用去離子水洗滌，40°C真空干燥24小時(shí)，即本發(fā)明所述的苧麻纖維固化石榴皮單寧吸附材料，即可用于吸附輕稀土離子，其最大吸附量為312.1mg/g°
權(quán)利要求
1.一種輕稀土離子吸附材料，由下述質(zhì)量配比主要原料制得: 載體為100份植物纖維(如木纖維、苧麻纖維等) 吸附基為單寧，成分為0.8%櫟木單寧溶液100-1000份、0.7%柿子單寧溶液100-1000份、0.8%落葉松單寧溶液100-1000份、0.5%石榴皮單寧溶液100-1000份四種中的一種 交聯(lián)劑為10%戊二醛溶液50-500份或者3%雙環(huán)氧丙烷溶液50-1000份中至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的輕稀土離子吸附材料，其特征在于: 所述載體采用的是植物纖維(如木纖維、苧麻纖維等)。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的輕稀土離子吸附材料，其特征在于: 所述吸附基采用的單寧成分是0.8%櫟木單寧溶液100-1000份、0.7%柿子單寧溶液100-1000份、0.8%落葉松單寧溶液100-1000份、0.5%石榴皮單寧溶液100-1000份四種中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的輕稀土離子吸附材料，其特征在于:所述交聯(lián)劑采用是10%戊二醛溶液50-500份或者3%雙環(huán)氧丙烷溶液50-1000份中至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的輕稀土離子吸附材料合成方法，包括下述主要步驟: (1)預(yù)處理:將植物纖維于硝酸溶液中浸泡4小時(shí)，抽濾，沖洗至中性，烘干待用； (2)交聯(lián)反應(yīng):取上述(I)步活化后的材料加入含單寧溶液攪拌2-4小時(shí)，加入交聯(lián)劑振蕩反應(yīng)2-3小時(shí)，再加入硫酸溶液于20-30°C下反應(yīng)8小時(shí)； (3)將(2)步的產(chǎn)品過濾并用去離子水洗漆，40°C真空干燥24小時(shí)，即本發(fā)明所述的輕稀土離子吸附材料，即可用于吸附輕稀土離子。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I和5所述制備的輕稀土離子吸附材料，其特征在于: 具有高吸附容量及環(huán)境友好的特點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輕稀土離子吸附材料，由下述質(zhì)量配比主要原料制得其載體為100份植物纖維(如木纖維、苧麻纖維等)，其吸附基為各種縮合單寧(如櫟木單寧、柿子單寧、石榴皮單寧等)，成分為0.8%櫟木單寧溶液100-1000份、0.7%柿子單寧溶液100-1000份、0.8%落葉松單寧溶液100-1000份、0.5%石榴皮單寧溶液100-1000份四種中的一種，其交聯(lián)劑為醛類(如甲醛、戊二醛)或者環(huán)氧基類(如雙環(huán)氧丙烷)，成分為10%戊二醛溶液50-500份或者3%雙環(huán)氧丙烷溶液50-1000份其中一種。在酸性溶液中將載體和吸附基進(jìn)行交聯(lián)，得到一種可吸附輕稀土離子的環(huán)境友好材料。其最大吸附量為427.0mg/g，因其材料僅含C、H、O元素，高溫燃燒后方便稀土離子的回收。
文檔編號(hào)B01J20/30GK103157443SQ20111042352
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者趙仕林, 黃杵睿, 廖洋, 童培杰, 何春光, 徐甜甜, 羅圓圓 申請(qǐng)人:四川師范大學(xué)