一种阴离子交换树脂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种阴离子交换树脂及其制备方法和应用，属于稀有金属分离富集技术领域。本发明专利技术提供的阴离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：将聚苯乙烯‑二乙烯苯聚合物和氯甲醚混合，在氯化锌催化作用下进行氯甲基化反应，得到氯甲基化聚苯乙烯‑二乙烯苯聚合物；将所述氯甲基化聚苯乙烯‑二乙烯苯聚合物、正丁醇和三乙胺混合，在碱性条件下进行氨基化反应，得到阴离子交换树脂。采用本发明专利技术提供的方法制备得到的阴离子交换树脂，能够选择性吸附铼，实现其分离富集，且所述阴离子交换树脂吸附平衡时间短、pH值适用范围较大。

【技术实现步骤摘要】
一种阴离子交换树脂及其制备方法和应用
本专利技术涉及稀有金属分离富集
，尤其涉及一种阴离子交换树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
铼是地球上最为稀散的金属之一，其不存在独立矿物，常和辉钼矿、班铜矿和砂岩型铀矿伴生共存。因此，发展高效分离富集技术，是铼生产中所面临的首要问题。铼的分离富集方法有沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、色层分离法、膜分离法等，其中应用比较广泛的为溶剂萃取法和离子交换法。离子交换法是利用离子交换树脂的活性基团与溶液中的含铼离子发生离子交换，从而实现铼与其它物质的分离，具有工艺简单、操作方便、对环境危害较小的优势。此外，铼在微酸性和中性溶液中主要以高铼酸根离子(ReO4-)形式存在，故采用阴离子交换树脂可以有效地分离富集铼。刘红召等(一种弱碱性树脂对淋洗液中铼的静态吸附性能[J].稀有金属，2017，41(09)：1028-1034)用一种弱碱性树脂对淋洗液中铼进行静态吸附探究，其饱和吸附容量为60.4mg·g-1，但其吸附平衡时间较长；叶茂松等(弱碱性阴离子交换树脂的合成及其对铼离子的吸附解吸行为研究[J].离子交换与吸附，2015，31(2)：107-114)通过辐照接枝技术合成的一种弱碱性阴离子交换树脂对铼离子的饱和吸附量为84.1mg·g-1，但其受pH影响较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种阴离子交换树脂及其制备方法和应用，采用本专利技术提供的方法制备得到的阴离子交换树脂，能够选择性吸附铼，实现其分离富集；且所述阴离子交换树脂吸附平衡时间短、pH值适用范围较大。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种阴离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：将聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物和氯甲醚混合，在氯化锌催化作用下进行氯甲基化反应，得到氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物；将所述氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物、正丁醇和三乙胺混合，在碱性条件下进行氨基化反应，得到阴离子交换树脂。优选地，所述聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物、氯甲醚和氯化锌的质量比为5:20～30:8～12。优选地，所述氯甲基化反应的温度为40～50℃，时间为20～28h。优选地，所述碱性条件是使体系的pH值为9～11；所述氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物、正丁醇和三乙胺的用量比为5g:90～110mL:8～12g。优选地，所述氨基化反应的温度为60～70℃，时间为10～15h。本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的阴离子交换树脂。本专利技术提供了上述技术方案所述阴离子交换树脂在分离富集铼中的应用。优选地，所述应用包括：采用所述阴离子交换树脂对含铼溶液进行吸附，之后解吸。优选地，所述含铼溶液的pH值为1～6。优选地，所述含铼溶液中还包括铀，所述铀以正六价铀形式存在。本专利技术提供了一种阴离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：将聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物和氯甲醚混合，在氯化锌催化作用下进行氯甲基化反应，得到氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物；将所述氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物、正丁醇和三乙胺混合，在碱性条件下进行氨基化反应，得到阴离子交换树脂。采用本专利技术提供的方法制备得到的阴离子交换树脂，含有-N(CH2CH3)3Cl功能基团，能够选择性吸附铼，实现其分离富集；且所述阴离子交换树脂吸附平衡时间短、pH值适用范围较大(即酸碱稳定性好)。本专利技术实施例中通过静态吸附和动态吸附-解吸试验，系统考察了溶液酸度、初始浓度、吸附时间、吸附温度等因素对阴离子交换树脂吸附性能的影响，结果表明：在室温(25℃)条件下，含铼溶液初始浓度为100mg·L-1，所述阴离子交换树脂吸附400min达到平衡，酸度对其吸附铼的影响不大，在pH值为1.5时铀铼分离效果最佳，分离系数可达到41.68；所述阴离子交换树脂的饱和吸附容量达到129.3mg·g-1；从热力学和动力学角度分析，吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学模型，且吸附是自发的吸热过程。动态吸附-解吸试验中，控制含铼溶液流速为0.5mL·min-1，在540个树脂床体积的时候达到吸附饱和，动态饱和吸附容量达到76.17g·L-1，饱穿比为2.35，用1mol·L-1氨水进行解吸铼效果较好，8个树脂床体积可将其解吸完全，由此可见富集倍数接近70倍，具有良好的工业应用前景。附图说明图1为LSC-Re树脂吸附铼前后的红外光谱图；图2为LSC-Re树脂吸附铼前后的SEM图；图3为LSC-Re树脂吸附铼前后的EDS元素谱图；图4为高铼酸铵溶液的pH值与吸附量的关系曲线；图5为DU、DRe、βRe/U与pH值关系曲线；图6为吸附时间与吸附量的关系曲线；图7为准一级、准二级动力学曲线；图8为高铼酸铵溶液浓度与吸附量的关系曲线；图9为Langmuir和Freundlich吸附等温线；图10为吸附温度与吸附量的关系曲线及热力学拟合曲线；图11为动态吸附-解吸曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种阴离子交换树脂的制备方法，包括以下步骤：将聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物和氯甲醚混合，在氯化锌催化作用下进行氯甲基化反应，得到氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物；将所述氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物、正丁醇和三乙胺混合，在碱性条件下进行氨基化反应，得到阴离子交换树脂。本专利技术以聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物为原料制备阴离子交换树脂，本专利技术对聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物的来源不作特殊限定，采用本领域技术人员熟知的方法制备得到即可；在本专利技术中，所述聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物的制备方法，优选包括以下步骤：将苯乙烯、二乙烯苯、引发剂和致孔剂混合，得到第一混合物料；将氯化钠溶液和羧甲基纤维素混合，得到第二混合物料；将所述第一混合物料与第二混合物料混合后进行交联聚合反应，得到聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物。本专利技术将苯乙烯、二乙烯苯、引发剂和致孔剂混合，得到第一混合物料。在本专利技术中，所述引发剂优选为过氧化苯甲酰或二乙基己酸；所述致孔剂优选为聚乙二醇、甲苯、液体石蜡或200#汽油；所述苯乙烯、二乙烯苯、引发剂和致孔剂的质量比优选为40:5.5～6.5:0.4～0.6:18～22，更优选为40:6:0.5:20。本专利技术将氯化钠溶液和羧甲基纤维素混合，得到第二混合物料。在本专利技术中，所述氯化钠溶液的浓度优选为1mol/L；所述氯化钠溶液、羧甲基纤维素和苯乙烯的用量比优选为90～110mL:0.7～1.3g:40g，更优选为100mL:1g:40g。得到第一混合物料和第二混合物料后，本专利技术将所述第一混合物料与第二混合物料混合后进行交联聚合反应，得到聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物。在本专利技术中，所述第一混合物料与第二混合物料混合方式优选是采用管式喷射法将所述第一混合物料加入到盛放有第二混合物料的三口烧瓶中，之后进行交联聚合反应。在本专利技术中，所述交联聚合反应的温度优选为75～8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴离子交换树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物和氯甲醚混合，在氯化锌催化作用下进行氯甲基化反应，得到氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物；/n将所述氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物、正丁醇和三乙胺混合，在碱性条件下进行氨基化反应，得到阴离子交换树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种阴离子交换树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物和氯甲醚混合，在氯化锌催化作用下进行氯甲基化反应，得到氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物；
将所述氯甲基化聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物、正丁醇和三乙胺混合，在碱性条件下进行氨基化反应，得到阴离子交换树脂。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯-二乙烯苯聚合物、氯甲醚和氯化锌的质量比为5:20～30:8～12。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述氯甲基化反应的温度为40～50℃，时间为20～28h。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性条件是使体系的pH值为9～11；所述氯甲基化聚苯乙烯-二乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：花榕，张雨，刘付平，孔杰，李阳，张峰，何非凡，冯宇，吴金虎，寇晓康，
申请(专利权)人：东华理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36