本发明专利技术涉及一种磷酸基改性纤维素吸附剂及其制备方法和应用。采用的技术方案是：取1,3-二溴丙烷和亚磷酸三丁酯，138-142℃下反应18-22h，115℃下减压旋蒸，得到中间产物I。取DMF，氮气保护下加入OCS和NaH，冰水浴搅拌1h，移去冰水浴，升温到40-45℃反应4h左右，加入中间产物I，混合搅拌室温下反应24h，抽滤，分别用HCl和蒸馏水洗涤，干燥，得到中间产物II。氮气保护体系中，把中间产物II与乙醇混合，加入KOH溶液，75℃搅拌回流24-50h，抽滤，分别用HCl和蒸馏水洗涤至中性，干燥。本发明专利技术制备的吸附剂分离富集效率高，可从混合稀土离子的溶液中选择性的吸附钪。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于绿色吸附剂的制备和稀土金属提取
，具体涉及一种磷酸基改性的纤维素吸附剂的制备及其对低浓度钪离子的吸附。
技术介绍
我国具有丰富的稀土资源，近几年以来我国稀土在新技术、新材料产业方面的消耗量和消费量迅速提高，为了得到高品质的纯净稀土，萃取分离是常用的方法之一。目前，我国稀土行业常用的萃取剂主要包括中性的TBP、P305、Cyanex923以及酸性萃取剂P507，这些萃取剂在稀土工业应用上非常广泛的同时也都存在一些不足之处：TBP对金属离子的萃取分配比比较低，通常需要在强酸和盐析剂存在的条件下才能实现萃取；P305虽然有较高的萃取率和较大的分离因数，但是P305含有大量的不易消除的还原性杂质，而且它的合成成本较高，在一定程度上限制了它的应用；Cyanex923合成困难，价格较高，阻碍了其工业应用的步伐；酸性萃取剂P507重稀土元素反萃酸度高，且难以反萃完全，萃取达到平衡的时间较长，皂化后产生较多氨氮废水造成环境污染。我国稀土矿的种类呈现多样化，其中南方离子型矿是我国特色的中重稀土资源，其中的铕、铽、镝等中重稀土元素配分远高于氟碳铈矿和独居石矿。现在广泛采用的原地浸矿工艺得到的浸出液稀土浓度不高，而碳酸氢铵沉淀转型工艺回收稀土的浓度极限在REO～0.3g/L，这导致宝贵的中重稀土资源的极大浪费和环境污染。秸秆、果皮等生物质废弃物，含有大量的生物活性物质，若能很好的利用，不但能有效地减少环境污染，还将有助于缓解我国能源危机。随着石油化工原料价格的走高以及人们对生态环境和健康问题的重视，生物质能源产业正处在一个蓬勃发展的时期。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种磷酸基改性纤维素吸附剂。该吸附剂分离富集效率高，能从混合稀土金属离子溶液中分离富集钪。本专利技术的另一目的是提供一种磷酸基改性纤维素吸附剂的制备方法，该制备方法简单，无污染，成本低，无能源消耗、节能环保。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种磷酸基改性纤维素吸附剂，制备方法如下：1)取1,3-二溴丙烷和亚磷酸三丁酯，于138-142℃下，搅拌反应18-22h，115℃下减压旋蒸，蒸出无色透明液体，得到中间产物I。反应式如下：优选的，1,3-二溴丙烷与亚磷酸三丁酯的物质的量之比为2-4:1。优选的，硫酸酸化的秸秆的制备方法是：将秸秆粉碎，加入浓硫酸，水浴加热，控制温度在70-90℃，搅拌10-14小时后过滤，依次用NaHCO3和去离子水洗至中性，过滤，干燥。2)取N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，氮气保护下加入硫酸酸化的秸秆和NaH，冰水浴搅拌1-1.5h，移去冰水浴，升温到40-45℃反应4-5h，加入中间产物I，混合搅拌，室温下反应23-25h，抽滤，滤饼依次用HCl和蒸馏水洗涤，干燥，得到中间产物II。反应式如下：优选的，每克硫酸酸化的秸秆：DMF的用量为30-40mL，NaH的用量为0.3-0.4g，中间产物I的用量为0.8-1.5g。3)氮气保护体系中，把中间产物II与乙醇混合，加入KOH溶液，70-80℃下，回流反应24-50h，抽滤，滤饼分别用HCl和蒸馏水洗涤至中性。反应式如下：优选的，每克硫酸酸化的秸秆，乙醇的用量为10-20mL，4.8-4.9mol/L的KOH的用量为1-1.5mL。本专利技术的磷酸基改性纤维素吸附剂可在吸附稀土离子中的应用。优选的，所述的稀土离子是钪离子。方法如下：取含有钪离子的溶液，调节溶液的pH＝4-6，加入权利要求1所述的磷酸基改性纤维素吸附剂，震荡吸附24h。优选的，调节溶液的pH＝5.25-5.75。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术制备出的磷酸基改性的纤维素吸附剂分离富集效率高，可从混合稀土离子的溶液中选择性的吸附钪。本专利技术的方法无能源消耗、节能环保、吸附量大、适用广泛、具有实际应用性。2、原料丰富：纤维素是秸秆的主要成分，我国是粮食大国，我国北方农业大部分面积种植玉米，为第一大国际贸易农产品，每年产生的大量秸秆传统用途主要表现在以下四个方面：燃料、饲料和肥料、工业原料、填充料。因此秸秆的综合利用对提高经济效益和减少污染、保护环境都是十分有利的。3、方法简单：本专利技术将秸秆进行酸化，加磷酸基制成吸附剂，对稀土金属离子有很好的分离富集效果。4、无污染：本专利技术方法中所使用溶剂可反复使用，因此不会对环境造成污染。5、成本低：处理成本大幅度降低，处理成本是传统处理方法的10-20％。6、适用范围广：本专利技术适合任意一种稀土金属离子的溶液，对于混合稀土金属离子溶液可以选择性吸附钪。7、本专利技术中，在一定酸度下，本专利技术制备的磷酸基改性的纤维素吸附剂对稀土金属离子有较大的吸附量，且采用0.3mol/LHCl溶液就可将吸附的金属回收。附图说明图1是红外光谱图。其中，a：OCS；b：P-OCS。图2是实施例1制备的P-OCS在不同酸度下对稀土离子的吸附行为。具体实施方式实施例1一种磷酸基改性纤维素吸附剂(P-OCS)的制备1)以秸秆为原料，先将秸秆用水洗去表面的污泥等杂质，放入恒温干燥箱50℃下干燥，取出将其粉碎呈粉末状，然后把20g秸秆粉末，加入80mL浓硫酸，水浴加热，控制温度在80℃左右，搅拌12小时后过滤，用0.1mol/LNaHCO3洗涤，再用去离子水洗至中性，再次过滤后，放入恒温干燥箱中，在60℃下干燥24小时后，研磨过筛，最终得到粒径为100–150μm的粉末，即为硫酸酸化的秸秆，记作OCS，为吸附剂的合成提供原料。2)称取60.5g1,3-二溴丙烷和25g亚磷酸三丁酯，加入到三口圆底烧瓶中，搅拌，140℃下反应20h，115℃下减压旋蒸，蒸出无色透明液体，得到中间产物I。3)取18mLDMF，氮气保护下加入0.5g硫酸酸化的秸秆OCS和0.179gNaH，冰水浴搅拌1h，移去冰水浴，升温到40℃反应4h，加入0.477g中间产物I，混合搅拌室温下反应24h，抽滤，滤饼依次分别用1mol/LHCl和蒸馏水洗涤几次，干燥，得到中间产物II。4)氮气保护体系中，将中间产物II与10mL乙醇混合，加入4.8mol/LKOH溶液0.70mL，75℃搅拌回流50h，抽滤，滤饼依次分别用1mol/LHCl和蒸馏水洗涤至中性，干燥。得到磷酸基改性纤维素吸附剂(P-OCS)，产率95％。经红外谱图分析(图1)，3000-3500cm-1处的吸收峰为羟基的特征吸收峰，1600cm-1是纤维素中芳香环骨架的伸缩振动峰，1126cm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磷酸基改性纤维素吸附剂，其特征在于，制备方法如下：1)取1,3‑二溴丙烷和亚磷酸三丁酯，于138‑142℃下，搅拌反应18‑22h，115℃下减压旋蒸，得到中间产物I；2)取N,N‑二甲基甲酰胺，氮气保护下加入硫酸酸化的秸秆和NaH，冰水浴搅拌1‑1.5h，移去冰水浴，升温到40‑45℃反应4‑5h，加入中间产物I，混合搅拌，室温下反应23‑25h，抽滤，滤饼依次用HCl和蒸馏水洗涤，干燥，得到中间产物II；3)氮气保护体系中，把中间产物II与乙醇混合，加入KOH溶液，70‑80℃下，回流反应24‑50h，抽滤，滤饼分别用HCl和蒸馏水洗涤至中性。
【技术特征摘要】
1.一种磷酸基改性纤维素吸附剂，其特征在于，制备方法如下：
1)取1,3-二溴丙烷和亚磷酸三丁酯，于138-142℃下，搅拌反应18-22h，115℃下减压
旋蒸，得到中间产物I；
2)取N,N-二甲基甲酰胺，氮气保护下加入硫酸酸化的秸秆和NaH，冰水浴搅拌1-
1.5h，移去冰水浴，升温到40-45℃反应4-5h，加入中间产物I，混合搅拌，室温下
反应23-25h，抽滤，滤饼依次用HCl和蒸馏水洗涤，干燥，得到中间产物II；
3)氮气保护体系中，把中间产物II与乙醇混合，加入KOH溶液，70-80℃下，回流反
应24-50h，抽滤，滤饼分别用HCl和蒸馏水洗涤至中性。
2.如权利要求1所述的一种磷酸基改性纤维素吸附剂，其特征在于：1,3-二溴丙烷与亚磷酸
三丁酯的物质的量之比为2-4:1。
3.如权利要求1所述的一种磷酸基改性纤维素吸附剂，其特征在于：硫酸酸化的秸秆的制
备方法是：将秸秆粉碎，加入浓硫酸，水浴加热，控制温度在70-...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊英，宣靖，廖伍平，李艳玲，张志峰，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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