从含金属离子水溶液中回收金属离子的方法技术

一种组合物，包括一种由水溶凝胶聚合物衍生的交联高孔隙体，和一种金属萃取剂。该多孔体特征在于，它具有开孔胞三维网络结构，密度低于约１．０ｇ／ｃｍ↑［３］，表面积等于或大于约３００ｍ↑［２］／ｇ，耐压强度等于或小于３００ＰＳｉ下１０％屈服限，平均孔直径小于约５００Ａ，其中所述水凝胶聚合物选自藻朊酸盐、树胶、淀粉、糊精、琼脂、明胶、酪素、骨胶原、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、丙烯酸酯聚合物、淀粉／丙烯酸酯共聚物，及其混合物和共聚物。该组合物可用于从水溶液物流中脱出及／或回收金属离子。一种从含金属离子水溶液中回收金属离子的方法，其步骤包括：将一种金属萃取剂浸渍在上述多孔体中，使所述金属离子水溶液与该浸渍多孔体进行接触，以脱出其中的金属离子，再分离这些离子和该浸渍多孔体。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及一种浸渍有特定离子液体萃取剂的载体，和利用该浸渍载体回收金属的方法。已有技术描述用多孔树脂作为特定离子液体萃取剂的载体的概念，在70年代初已为人所知。见Afr.Patent Application No5637(1971)及A.Warshawsky，83 Trans.Inst.Min.Metal.，c101(1974)〔“Warshawsky I”〕。一般关心有关这种溶剂浸渍树脂的问题有1)被截留溶剂溶解性下降的可能性，2)与处理物流界面的有限接触所构成对质量传递的限制，以及3)聚合物支撑基本孔结构的特性。见A.Warshawsky，Ion Exchange and Solvent Extraction，Ch.3，p.229(NewYork，1981)〔“Warshawsky II”〕。更具体地说，适宜树脂的平均孔径应足够大，以适合有机萃取剂络合物，但又不致使固载的萃取剂在流体压力升高时损失过多。这种树脂还应当在pH值及盐浓度变化很大的溶液中仅有不太大的收缩或膨胀。对于已知树脂，诸如聚苯乙烯树脂及苯乙烯-二乙烯基苯交联的树脂来说，这是一种缺点。见Warshawsky II p.229。尽管小心选择萃取剂及稀释剂会使溶解性损失减至最小，但在确定溶剂/树脂系统的工业使用寿命时，对聚合物担体的选择却起到至关重要的作用。在当今世界金属矿品位日趋下降之时，湿法冶金，即从水溶液中萃取金属，是一种日益重要的方法。见D.S.Flett，83 Trans.Inst.Min.Metal.，c30(1974)。为从矿物沥滤液中选择性地萃取金属，工业湿法冶金操作目前是采用液-液(溶剂萃取)法。通常，这些方法一般都是由多级混合器-沉降器段构成，其中含金属的沥滤物是用非混溶有机溶剂使之乳化的。接着再分离有机相及水相，有机相这时含有被萃取的金属，再送至洗脱段回收金属成分，供下一步提纯。这些溶剂萃取过程本身就有若干固有限制(1)装置建设投资大，(2)蒸发进入大气的、相分离不佳而夹带出的及有机萃取剂在水中溶解性造成的有机试剂损失量大，(3)相分离低温操作困难或不可能，以及(4)要求有较大的设备基压。因此，希望能够提供一种环境安全改进了的金属萃取组合物，它不仅在各种有机溶剂中有较高的尺寸稳定性，而且孔隙特性也有所改善，能适应金属回收的各种要求。还希望提供一种环境安全的经济的回收金属方法，能使处理物流与萃取剂间传质接触面积达到最大。专利技术概述按照本专利技术，是提供一种组合物，包括a)一种由水溶凝胶聚合物衍生的交联高孔隙体，其特征在于，它具有开孔胞三维网络结构，密度低于约1.0g/cm3，表面积等于或大于约300m2/g，耐压强度等于或低于300psi下10％屈服限，平均孔(直)径低于约500A。其中所述水凝胶聚合物选自藻朊酸盐、树胶、淀粉、糊精、琼脂、明胶、酪素、骨胶原、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、丙烯酸酯聚合物、淀粉/丙烯酸酯共聚物，以及其混合物和共聚物，以及b)一种金属萃取剂。适宜的金属萃取剂可选自阳离子萃取剂、阴离子萃取剂、中性萃取剂及其混合物。本专利技术另一方面提供了一种从含金属离子水溶液中回收金属离子的方法，包括a)将金属萃取剂浸渍在一种由水溶凝胶聚合物衍生的交联高孔隙体中，该多孔体特征在于，它具有一种开孔胞三维网络结构，密度低于约1g/cm3，表面积等于或大于约300m2/g，耐压强度等于或低于300psi下10％屈服限，平均孔直径小于约500A，其中水凝胶聚合物选自藻朊酸盐、树胶、淀粉、糊精、琼脂、明胶、酪素、骨胶原、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、丙烯酸酯聚合物、淀粉/丙烯酸酯共聚物及其混合物和共聚物，形成一种浸渍有金属萃取剂的多孔体；b)使所述水溶液与该浸渍有金属萃取剂的多孔体接触，以脱除水溶液中的金属离子；及c)分离该金属离子和浸渍有金属萃取剂的多孔体。本专利技术组合物及方法两方面所用多孔体有许多有益的特性，包括有坚固性、孔容非常大，表面积高和强度特性优异。因此，这种多孔体与金属萃取剂结合一起使用时，金属萃取剂或萃取金属时截留其中的“溶剂”成分的损失可能性减小，而且与处理物流界面接触，由此而进行的质量传递都会达到最大。此外，本专利技术组合物还具有很好的尺寸稳定性，而不论它与各种不同pH值及盐浓度的溶液接触程度如何。附图简要说明参照以下有关本专利技术的详述及附图，会对本专利技术理解更为完全，本专利技术之优点也会显得更为清楚。附图说明图1为说明用于本专利技术的一种多孔体和它的开孔胞三维网络结构的简图。图2为以流出液铜浓度C/Co(观测浓度对进料浓度(1g/l)之比)对柱馏分体积间的关系，说明实施例2中浸渍酮肟树脂对铜穿透性能的曲线图。图3为以铜水平(g铜/l酸)对柱馏分体积间的关系，说明实施例3中浸渍树脂洗脱性能的曲线图。图4为以树脂铜容量对模拟回收操作循环(数百次)的关系，说明用实施例4中描述的浸渍树脂进行寿命考察结果的曲线图。图5为以进口压力(psi)对处理水的流速(gpm/ft2)关系，说明实施例5中浸渍树脂的压力降特性的曲线图。本专利技术详细说明如前所述，本专利技术提供一种组合物，包括一种由水凝胶聚合物衍生的高孔隙、高强度交联体和一种金属萃取剂成分。水凝胶聚合物属于水溶性聚合物材料，吸水后变成自由流动的凝胶物质，预凝胶。见有关共同未决的美国专利申请系列号08/148,110，1993年11月4日提交，它属于1993年3月8日提交的共同未决申请系列号27975的部分继续申请，后者又是1991年12月20日提交的(现已放弃)申请系列号811757的部分继续申请。所有这些在此引证以作参考。预凝胶经凝结或凝聚形成自立的多孔凝胶，再经适当的交联剂交联形成用于本专利技术的高强度多孔体。此多孔水凝胶体具有开孔胞三维网络结构，如图1所示。所谓“网络”是用来指交联聚合物的开孔骨架结构。图1说明本专利技术多孔体的开孔胞三维网络结构剖面。此多孔体10具有孔11，形成了连续的孔网络。本专利技术多孔水凝胶体的密度低，小于1.0g/cm3，优选小于或等于约0.5g/cm3，更优选小于或等于约0.3g/cm3，最优选小于或等于0.2g/cm3。在其它优选实施方案中，密度等于或小于0.15g/cm3，更优选小于约0.1g/cm3或甚至小于0.05g/cm3。但是优选的是，此多孔体具有的最低密度至少足以保持此多孔体的三维网络结构。在本专利技术许多优选实施例中，此多孔体具有的密度至少约0.01g/cm3，而优选的是至少0.02g/cm3。本专利技术多孔体也具有优异的表面积特性，它在利用多孔体及其制品中起到基本因素的作用。例如，它们的高曝露表面积，比其它可用材料的表面积还要高，可用于固载或吸收活性剂等。增加单位重量材料的表面积，通常会使其完成某项功能所需材料量减至最少。例如，以给定量的材料作为吸附剂的能力可以看成是单位重量材料吸附量的函数。单位重量的表面积愈大，则此种材料作为吸附剂的性能愈好。本专利技术开孔胞三维网络结构多孔体的表面积至少约30m2/g，优选至少约50m2/g，更优选至少约100m2/g。在特别优选实施方案中，表面积至少约150m2/g，更优选至少约200m2/g，而最优选至少约300m2/g。本专利技术多孔体的开孔胞性质还可部分地用孔容积及孔直径来表征。本专利技术多孔体的孔容积至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包括：ａ）一种由水溶水凝胶聚合物衍生的交联高孔隙体，所述多孔体特征在于，它具有开孔胞三维网络结构，密度低于约１．０ｇ／ｃｍ↑［３］，表面积等于或大于约３０ｍ↑［２］／ｇ，耐压强度等于或低于３００ ＰＳｉ下１０％屈服限，平均孔 直径小于约５００Ａ，其中该水凝胶聚合物选自藻朊酸盐、树胶、淀粉、糊精、琼脂、明胶、酪素、骨胶原、聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、丙烯酸酯聚合物、淀粉／丙烯酸酯共聚物，以及其混合物和共聚物；和ｂ）一种金属萃取剂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PD昂格，RP罗尔巴哈，
申请(专利权)人：联合讯号公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]