一种铂族元素特效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铂族元素特效树脂，其是聚多巴胺包被的载体树脂上连接有聚合物分子刷，所述聚合物分子刷包括式(i)和式(ii)所示的单元结构：其中Q为含有N原子和S原子的杂环基，W为芳基或杂芳基，n为0‑6的整数。本发明专利技术制备得到的用于对树脂修饰的聚合物具有分子刷的结构，一方面，通过分子刷的特定化学结构和空间结构，能够更有效地对样品中的铂族元素完成选择性吸附。使用本发明专利技术聚合物修饰后的铂族特效树脂，对铂族元素，铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)、铂(Pt)和钯(Pd)，能够进行选择性地吸附，并且检测的精度和回收率很高。

【技术实现步骤摘要】
一种铂族元素特效树脂及其制备方法和应用
本专利技术属于地球化学领域，具体涉及一种铂族元素特效树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
铂族元素(Platinumgroupelements—PGE)包括锇(Os)、铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)、铂(Pt)和钯(Pd)六个元素，铂族元素是极其重要的战略性矿产资源，在国民经济和国防军事工业中具有重要的作用。鉴于Os的分离，国内外实验室大多采用蒸馏或萃取的分离方法[1,2]。本专利技术主要针对铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)、铂(Pt)和钯(Pd)这五个元素。本专利技术主要针对这五个元素。在工业上，常用的湿法冶金进行提炼铂族元素。湿法冶金之前要经过浓缩、萃取、分离、纯化等过程。常用的分离方法有：共沉淀、溶液萃取、离子交换和液膜法等传统方法。但是传统工艺流程复杂、效率低，试剂消耗量大，回收率低。相比较而言，固相萃取技术试剂消耗量小、分离效果好。然而，现有的文献中报道的各类吸附剂或者特效树脂，通常只能选择性吸附这五个元素中的部分元素，再换另外一种吸附剂或者特效树脂吸附剩余的元素，严重影响了分离效率；或者在洗脱时不容易洗脱下来，导致回收率低，影响检测结果。CN106568763A公开了一种改进的固相萃取分析金，钯，铂的方法，使用AG1×8离子交换树脂；CN106480313A公开了一种从难溶硅铝基含铂废催化剂中回收铂的方法，其中采用的大孔阴离子交换树脂对铂进行富集和回收。使用传统的强碱性阴离子交换树脂对铂进行吸附，选择性低，而且吸附容量小。CN106148689A公开了一种氧压酸浸高效富集金及铂族金属精矿的方法，采用QP-TU树脂交换吸附加压浸出液中的铂钯。同样的，传统型树脂无法满足地质样品中微量甚至痕量铂族元素的选择性吸附富集，进而完成地质样品中铂族元素含量的测试。“D-990离子交换树脂吸附铂和铼性能的研究”，郭锦勇等，《稀有金属》第24卷第6期，采用一种大孔多胺树脂完成铂和铼的分离，该树脂在较低酸度下对铂和铼具有良好的吸附性能，但在较高酸度条件下，铂和铼的分配系数差异很大，从而完成铂和铼的分离。该树脂只能吸附2个元素，仍无法对大部分铂族元素进行选择性吸附。现有技术还有一些凭借互穿聚合物网络的含S，N的螯合树脂，但这些数值对Fe，Cu，Al的吸附量也较大，无法完成贵金属，特别是铂族元素金属和贱金属的有效分离。CN110841607A公开了一种超低本底金特效树脂，该特效树脂的螯合剂为Fmoc-S-三苯甲基-L-半胱氨酸，能有效对地质样品中金进行选择性吸附，但对铂族元素的吸附无能为力。因此，亟需开发一种铂族元素特效树脂，能够选择性对铂族元素进行吸附，完成样品的鉴定和纯化。
技术实现思路
本专利技术采用自引发光诱导聚合技术，将不同类型的配体通过嵌段的方式共同聚合在树脂表面，制备多配体嵌段共聚树脂，以达到对多种铂族元素同时选择性吸附的目的。本专利技术是采用多巴胺诱导丙烯酸类单体发生自由基聚合，在高分子骨架外表形成“分子刷”状涂层。分子刷指具有一定长度和较高密度，高度伸展的聚合物链一端联接于各种界面而形成的一种特殊分子链，形似刷子。本专利技术在树脂载体上形成的聚合物分子刷结构可以显著提高配体的密度，增加树脂对铂族元素吸附的特异选择性和吸附容量。具体而言，本专利技术提供了以下技术方案。一种铂族元素特效树脂，其是聚多巴胺包被的载体树脂上连接有聚合物分子刷，所述聚合物分子刷包括式(i)和式(ii)所示的单元结构：其中Q为含有N原子和S原子的杂环基，W为芳基或杂芳基，n为0-6的整数。式(i)所示和结构单元和式(ii)所示和结构单元的数量之比为5-8:1-2。所述含有N原子和S原子的杂环基的碳原子数为2-5个，N原子为1-2个，S原子为1-2个，n为0至,3的整数，比如n选自0，1,2,3。进一步地，所述Q基团选自噻唑基，1,3,4-噻二唑基，1,2,4-噻二唑基；W选自苯基，萘基，蒽基，联苯基，吡啶基，吡咯基，嘧啶基，苯并唑噻基。优选地，Q基团选自W基团选自苯基，萘基，吡啶基。最优选地，所述式(i)结构为所述式(ii)结构为作为分子刷的聚合物的重均分子量为40000-100000g/mol，优选为50000-75000g/mol。所述载体树脂选自苯乙烯–二乙烯基苯共聚树脂(比如CG161m、CG161c、CG300s、CG300m、CG300c)或甲基丙烯酸酯交联树脂(比如CG71s、CG71m、CG71c)。本专利技术所述共聚物铂族元素特效树脂通过包括以下步骤的制备方法得到：将聚多巴胺包被的载体树脂浸入包括式(I)和式(II)所示的丙烯酸酯单体的混合溶液中，在惰性气体保护下，在光照条件下进行光引发聚合制备得到，式中Q，W和n的定义如上所述；(I)和式(II)所示的丙烯酸酯单体的摩尔比为5-8:1-2。优选地，所述式(I)和式(II)的单体结构分别如下式(I-1)和式(II-1)所示：聚多巴胺包被载体树脂的方法是本领域所熟知的，具体是将载体树脂浸入多巴胺缓冲溶液，过夜反应既得。优选地，载体树脂和多巴胺缓冲溶液的质量体积比为1:5-10g/mL，多巴胺缓冲溶液的pH为弱碱性，一般为pH为8-9，多巴胺缓冲溶液中多巴胺浓度为1-2mg/mL(配制方法为将多巴胺溶解于pH值为8.5的10mmol/mL的Tris-HCl)。多巴胺是一种生物神经递质，在湿态环境下会发生氧化聚合反应，其聚合产物能够固着在基质表面，呈现出超强的粘合特性。聚多巴胺在光照条件下能产生具有聚合活性的自由基，引发聚合反应，多巴胺的这一特性使之成为固体材料表面修饰的热门。本专利技术利用多巴胺对树脂进行包被后，再在单体的溶液中进行光聚合。所述丙烯酸酯单体混合溶液中，式(I)所示单体的浓度为0.1～0.2mol/L，式(II)所示单体的浓度为0.015～0.04mol/L，条件是式(I)所示单体和式(II)所示单体的物质的量的之比为5-8:1-2。溶剂没有特别的限定，能够溶解式(I)和式(II)所示的丙烯酸酯衍生物单体即可，比如乙腈，丙酮，甲醇，N，N-二甲基甲酰胺等。所述光照条件是在氙灯光源照射下进行光引发聚合，氙灯功率为200-300W；光引发聚合在20-30℃室温下进行，反应4-16小时。本专利技术制备得到的用于对树脂修饰的聚合物具有分子刷的结构，一方面，通过分子刷的特定化学结构和空间结构，能够更有效的对样品中的铂族元素完成锚定和吸附。使用本专利技术聚合物修饰后的铂族特效树脂，对铂族元素，铱(Ir)、钌(Ru)、铑(Rh)、铂(Pt)和钯(Pd)，能够选择性吸附，提高检测的精度和回收率。本专利技术还提供了所述铂族元素特效树脂在选择性吸附回收铂族元素的用途，包括以下步骤：(1)装柱：将所述铂族元素特效树脂填装于固相萃取柱；(2)上样：将含有铂族元素金属离子的溶液上样，上样液的介质为3-5mol/LHCl，优选为3.5-4mol/L；(3)洗脱：铂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铂族元素特效树脂，其是聚多巴胺包被的载体树脂上连接有聚合物分子刷，所述聚合物分子刷包括式(i)和式(ii)所示的单元结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种铂族元素特效树脂，其是聚多巴胺包被的载体树脂上连接有聚合物分子刷，所述聚合物分子刷包括式(i)和式(ii)所示的单元结构：



其中Q为含有N原子和S原子的杂环基，W为芳基或杂芳基，n为0-6的整数。


2.如权利要求1所述的铂族元素特效树脂，其特征在于，所述式(i)所示的结构单元和式(ii)所示的结构单元的数量之比为5-8:1-2。


3.如权利要求1所述的铂族元素特效树脂，其特征在于，所述含有N原子和S原子的杂环基的碳原子数为2-5个，N原子为1-2个，S原子为1-2个，n为0至3的整数，比如n选自0，1，2，3。


4.如权利要求1所述的铂族元素特效树脂，其特征在于，所述Q基团选自噻唑基，1,3,4-噻二唑基，1,2,4-噻二唑基；W选自苯基，萘基，蒽基，联苯基，吡啶基，吡咯基，嘧啶基，苯并唑噻基；
优选地，Q基团选自所述W基团选自苯基，萘基，吡啶基。


5.如权利要求1所述的铂族元素特效树脂，其特征在于，所述式(i)结构为所述式(ii)结构为


6.如权利要求1所述的铂族元素特效树脂，其特征在于，聚合物分子刷的重均分子量为40000-100000g/mol，优选为50000-75000g/mol。


7.权利要求1-6任一项所述铂族元素特效树脂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛丁帅，刘艳红，张丹萍，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11