一种基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法技术

本发明专利技术涉及碳纳米管复合膜回收金领域，具体为一种基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法。利用单宁酸可以和金离子发生氧化还原反应这一特性，先将单宁酸聚合包覆在高比表面积、高导电性、具有一维结构的碳纳米管表面；通过抽滤法制备富含孔隙结构的聚单宁酸/碳纳米管复合膜；复合膜内部聚单宁酸的电子经过碳纳米管骨架传输到表层，使得溶液中的金离子在复合膜表面还原，最终在表层形成金纳米颗粒层。该聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜不但可以快速吸附浓度极低溶液中的金离子，而且可将其还原为单质金，再经氧化处理即可获得高纯度的金。该方法工艺简单、易于操作、成本低廉、便于商业化，对从电镀废液中回收贵金属具有重要意义。要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法


[0001]本专利技术涉及碳纳米管复合膜回收金领域，具体为一种基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法。

技术介绍

[0002]金因其独特的物理和化学特性而广泛应用于催化、电子、医药等领域。近年来，由于电子产品的爆发式增长，金的需求持续增长；但是金资源的储量有限，导致金的价格飙升。因此，从电镀废液中回收金是一种高效、可持续的策略。
[0003]目前，回收废液中金的方法主要有化学沉淀、吸附、离子交换和分离膜等方法。其中，化学沉淀法是通过加入氢氧化物或者硫化物与金离子发生反应形成不溶性金属沉淀物，但是这种方法会产生大量污泥及易造成二次污染，且成本较高，只适合高浓度的溶液回收(Bolisetty S,Mezzenga R.Amyloid
–
carbon hybrid membranes for universal water purification[J].Nature Nanotechnology,2016,11(4):365
‑
371.)。吸附是一种物质从液相转移到固体表面的传质过程，并受到物理和/或化学相互作用的约束。吸附剂是吸附技术的核心，直接影响着吸附性能，而目前吸附剂普遍存在吸附动力学低等问题。此外，选择性差、吸附容量低、化学稳定性差等不足使得金离子的高效快速回收难以实现(Salarirad M M,Behnamfard A.Fouling effect of different flotation and dewatering reagents on activated carbon and sorption kinetics of gold[J].Hydrometallurgy,2011,109(1
‑
2):23
‑
28.)。离子交换技术中，离子交换树脂与废水中的金属离子交换阳离子，而不改变树脂的结构，但需用合适的试剂洗脱回收金属。这种方法不仅成本高，还产生二次污染(Jeffrey M I,Hewitt D M,Dai X,et al.Ion exchange adsorption and elution for recovering gold thiosulfate from leach solutions[J].Hydrometallurgy,2010,100(3
‑
4):136
‑
143.)。分离膜技术是一种通过对流体施加压力使其通过多孔膜或过滤器来分离流体中颗粒的方法。目前，金属离子的分离效率取决于可截留离子的尺寸与分离膜孔径，但是分离膜孔径太小严重影响水通量，并且后期金属的提纯工艺复杂。
[0004]综上，目前回收废液中金离子的各种技术都有各自的局限性，实现废液中痕量金离子的快速、绿色回收仍极具挑战性。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，解决了目前分离方法中后期提纯金难的关键问题，可以实现简单、快捷、绿色回收电镀废液中痕量金离子。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，利用单宁酸可以和金离子发生氧化还原反应这一特性，先将单宁酸聚合包覆在高比表面积、高导电性、具有一维结构的碳纳米管表面；通过抽滤法制备富含孔隙结构的聚单宁酸/碳纳米管复合膜；聚单宁
酸作为还原剂提供电子，复合膜的表面带有负电并吸附HAuCl4溶液中的氢离子，被排斥的氯离子则沿着聚单宁酸包敷的碳纳米管管壁向复合膜的底部流动；在过滤过程中氢离子和金离子集中在复合膜的表层，而氯离子集中在下层，导致复合膜的表层电势较高，在膜的内部形成电势差；复合膜内部聚单宁酸的电子经过碳纳米管骨架传输到表层，使得溶液中的金离子在复合膜表面还原，最终在表层形成金纳米颗粒层。
[0008]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，具体步骤如下：
[0009](1)将碳纳米管在硫酸和硝酸混合酸液中进行官能化处理，获得碳纳米管官能化的溶液；
[0010](2)用去离子水清洗去除官能化碳纳米管表面残留的硫酸和硝酸，得到官能化的亲水性碳纳米管；
[0011](3)将官能化碳纳米管和单宁酸加入到去离子水中，超声、磁力搅拌、在油浴中聚合反应1～4h，用去离子水洗涤干净、冷冻干燥，即得到聚单宁酸包覆的碳纳米管；
[0012](4)将聚单宁酸包覆的碳纳米管加入到去离子水中，经超声处理得到均一分散液，并将聚单宁酸包敷的碳纳米管抽滤成复合膜，进而利用该复合膜还原废液中的金离子；
[0013](5)将步骤(4)得到回收金后的聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜，从PES滤膜剥离，在空气中进行氧化处理回收金。
[0014]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，步骤(1)中，碳纳米管官能化的溶液是将浓度为60～98wt.％硫酸溶液和浓度为40～68wt.％的硝酸溶液混合获得，混合酸液处理温度为70～100℃，混合酸液处理时间为3～6h。
[0015]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，步骤(3)中，官能化碳纳米管和单宁酸按照质量比为(2～1)：(1～8)进行投料，聚合包覆温度为60～90℃，聚合包覆时间为2～4h；官能化碳纳米管、单宁酸的总质量与去离子水的体积比例为20～100mg：100～200mL。
[0016]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，步骤(4)中，聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜的厚度为0.7～2.3μm。
[0017]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，步骤(5)中，回收金后的聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜在温度为1000～1200℃的管式炉空气气氛中处理1～3h，得到纯度达99.9wt％以上的金。
[0018]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，聚单宁酸包覆的碳纳米管复合膜富含多孔结构。
[0019]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，金离子浓度为2～40ppm。
[0020]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，复合膜对金离子的截留率为85.0～99.6％，水通量为157.5～465.3m
‑2h
‑1bar
‑1。
[0021]所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，单壁碳纳米管直径1.6～2.5nm，长度10～200μm；多壁碳纳米管直径7～15nm，长度5～15μm。
[0022]本专利技术的设计思想是：
[0023]本专利技术利用单宁酸富含还原性酚羟基、一维碳纳米管具有高比表面积、高导电性等特点，将单宁酸聚合并包覆在碳纳米管表面，并采用真空抽滤方法制备多孔结构的聚单
宁酸包覆碳纳米管复合膜。在过滤过程中，碳纳米管网络搭建的纳米通道保障了水分子的快速通过和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，其特征在于，利用单宁酸可以和金离子发生氧化还原反应这一特性，先将单宁酸聚合包覆在高比表面积、高导电性、具有一维结构的碳纳米管表面；通过抽滤法制备富含孔隙结构的聚单宁酸/碳纳米管复合膜；聚单宁酸作为还原剂提供电子，复合膜的表面带有负电并吸附HAuCl4溶液中的氢离子，被排斥的氯离子则沿着聚单宁酸包敷的碳纳米管管壁向复合膜的底部流动；在过滤过程中氢离子和金离子集中在复合膜的表层，而氯离子集中在下层，导致复合膜的表层电势较高，在膜的内部形成电势差；复合膜内部聚单宁酸的电子经过碳纳米管骨架传输到表层，使得溶液中的金离子在复合膜表面还原，最终在表层形成金纳米颗粒层。2.按照权利要求1所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将碳纳米管在硫酸和硝酸混合酸液中进行官能化处理，获得碳纳米管官能化的溶液；(2)用去离子水清洗去除官能化碳纳米管表面残留的硫酸和硝酸，得到官能化的亲水性碳纳米管；(3)将官能化碳纳米管和单宁酸加入到去离子水中，超声、磁力搅拌、在油浴中聚合反应1～4h，用去离子水洗涤干净、冷冻干燥，即得到聚单宁酸包覆的碳纳米管；(4)将聚单宁酸包覆的碳纳米管加入到去离子水中，经超声处理得到均一分散液，并将聚单宁酸包敷的碳纳米管抽滤成复合膜，进而利用该复合膜还原废液中的金离子；(5)将步骤(4)得到回收金后的聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜，从PES滤膜剥离，在空气中进行氧化处理回收金。3.按照权利要求2所述的基于聚单宁酸包覆碳纳米管复合膜高效回收金的方法，其特征在于，步骤(1)中，碳纳米管官能化的溶液是将浓度为60～98wt.％硫酸溶液和浓度为40～68wt....

【专利技术属性】
技术研发人员：侯鹏翔，王春梅，刘畅，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：