本发明专利技术涉及一种提高聚合物包容膜分离金属离子的选择性的方法。通过在原料液中添加络合剂，利用其与不同离子之间结合能力的不同，来扩大不同离子的膜分离渗透速率的差异，以提高选择性。并且，添加一些弱酸或弱碱络合剂还起到了pH缓冲作用。例如，空白对照组中，以P507为萃取剂的聚合物包容膜分离Cu(II)和Zn(II)，分离系数为428.3。添加络合剂柠檬酸后，因Cu(II)比Zn(II)更易被其络合，Cu(II)和Zn(II)分离系数增加到6390.0。另外，空白对照组中，以P204为萃取剂的聚合物包容膜分离Fe(III)和Nd(III)离子，分离系数低于3.0。添加络合剂柠檬酸后，因Fe(III)比Nd(III)更易被其络合，Fe(III)和Nd(III)分离系数达128.6。本发明专利技术有望应用于重金属、稀有金属等金属离子混合物的高选择性分离。选择性分离。选择性分离。
【技术实现步骤摘要】
一种利用络合剂提高聚合物包容膜分离不同金属离子的选择性的方法
[0001]本专利技术涉及一种利用络合剂提高聚合物包容膜分离不同金属离子的选择性的方法，属于分离
，更具体地说属于金属离子分离
技术介绍
[0002]聚合物包容膜(Polymer Inclusion Membrane, PIM)是一种基于液膜技术发展出来的新型膜技术(Journal of Cleaner Production, 265 (2020) 121621; AnalyticaChimicaActa, 987 (2017) 1
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14.)。与液膜技术(Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 85 (2010) 2
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10.)相似，聚合物包容膜内包含小分子萃取剂，可在膜两侧分别同时进行金属离子的萃取和反萃取。具体地说，聚合物包容膜一侧为含有金属离子的原料液，另一侧为含有反萃剂的反萃液；首先原料液侧的金属离子与聚合物包容膜中的萃取剂发生萃取反应，将金属离子萃取进入膜相；同时膜相中的金属离子
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萃取剂结合物与反萃液中的反萃剂发生反萃反应，将金属离子释放进入反萃液，而膜相中的萃取剂得到再生。从而，只要反萃能力足够强，聚合物包容膜分离过程可将原料液侧的金属离子不断转移至反萃液侧。与液膜技术不同的是，聚合物包容膜是利用高分子骨架聚合物、萃取剂（或还含塑化剂等添加剂）之间通过氢键、分子间作用力等结合形成的固态膜。由于固态的聚合物基质代替了液态溶液（或还存在多孔支撑膜），聚合物包容膜与液膜相比，传质速率有所降低，但机械强度和稳定性一般要显著优于液膜。
[0003]聚合物包容膜保留了液膜的传质特点，又具备更好的操作稳定性，其现已被广泛研究应用于重金属离子、稀有金属离子等金属离子，以及其他阴阳离子和小分子有机物的分离等领域。其中，尤以金属离子的分离研究居多。但是，当萃取剂对类似金属离子（例如同价态的过渡金属离子、稀土离子及碱金属离子等）的萃取选择性较差时，将导致聚合物包容膜对类似金属离子的分离选择性低。并且，高选择性萃取剂十分有限，而新型萃取剂的合成难度较大，这限制了聚合物包容膜在选择性分离金属离子领域中的实际应用。
技术实现思路
[0004]针对聚合物包容膜在分离类似金属离子过程中存在的选择性较差的技术问题，本专利技术提供了一种利用络合剂提高聚合物包容膜分离不同金属离子的选择性的方法。该方法通过在原料液中添加络合剂，利用络合剂与不同金属离子之间的结合能力不同，来提高不同金属离子在聚合物包容膜分离过程中的渗透速率差异，从而提高分离选择性。具体地说，原料液中一部分金属离子与络合剂结合能力较强，比较难以被聚合物包容膜中的萃取剂萃取和进一步被反萃液反萃；而另一部分金属离子则与络合剂结合能力较弱，比较容易被聚合物包容膜中的萃取剂萃取和进一步被反萃；从而可提高不同金属离子之间的分离选择性。本专利技术技术有望应用于重金属离子、稀有金属离子等金属离子混合物体系的高选择性分离。具体的技术方案如下。
[0005]本专利技术提供了一种提高聚合物包容膜对水溶液中不同金属离子的分离选择性的方法；其中，该聚合物包容膜预先由萃取剂、骨架聚合物和溶剂，或还包括塑化剂组成的预聚液通过溶剂蒸发制成，使用时将该聚合物包容膜两侧分别与含金属离子的原料液和含反萃剂的反萃液接触；其特征在于：在原料液中添加络合剂；利用络合剂与不同金属离子结合的能力不同，扩大不同金属离子透过聚合物包容膜的渗透速率差异，提高聚合物包容膜对不同金属离子的分离选择性。
[0006]所述聚合物包容膜的萃取剂为二(2
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乙基己基)磷酸酯、2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯或二(2,4,4
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三甲基戊基)次膦酸。
[0007]所述聚合物包容膜的骨架聚合物为聚氯乙烯或三乙酸纤维素。
[0008]所述反萃剂为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸或乙酸。
[0009]所述络合剂为乙二胺四乙酸、酒石酸或柠檬酸。
[0010]所述制膜溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷或N,N
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二甲基乙酰胺。
[0011] 所述萃取剂为2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯，所述骨架聚合物为聚氯乙烯，所述制膜溶剂为四氢呋喃，且2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯与聚氯乙烯用量比为0.1 mL ~ 2 mL : 1 g，四氢呋喃和聚氯乙烯的用量比为 30mL ~200 mL : 1 g; 所述原料液为含锌离子和铜离子的水溶液，锌离子或铜离子浓度为10 mg/L~500 mg/L; 所述络合剂为柠檬酸，柠檬酸浓度为0.005 mol/L ~ 0.1 mol/L；所述反萃液为含硫酸的水溶液，硫酸浓度为0.05mol/L ~ 1 mol/L。
[0012] 进一步优选地，所述2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯与聚氯乙烯用量比为0.5 mL ~ 1 mL : 1 g，四氢呋喃和聚氯乙烯的用量比为50mL ~ 100 mL : 1 g; 所述原料液锌离子或铜离子浓度为20 mg/L ~100 mg/L; 所述络合剂柠檬酸浓度为0.01 mol/L ~ 0.05 mol/L；所述反萃液硫酸浓度为0.1 mol/L ~ 0.5 mol/L。
[0013] 所述萃取剂为二(2
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乙基己基)磷酸酯，所述骨架聚合物为聚氯乙烯，所述制膜溶剂为四氢呋喃，且二(2
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乙基己基)磷酸酯和聚氯乙烯的用量比为0.1 mL ~ 2 mL : 1 g，四氢呋喃和聚氯乙烯的用量比为 30 mL ~ 200 mL : 1 g；所述原料液为含铁离子和钕离子的水溶液，铁离子或钕离子浓度为10 mg/L ~ 1000 mg/L; 所述络合剂为柠檬酸，柠檬酸浓度为0.001 mol/L ~ 0.1 mol/L；所述反萃液为含硫酸的水溶液，硫酸浓度为0.05mol/L ~ 1 mol/L。
[0014] 进一步优选地，所述二(2
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乙基己基)磷酸酯和聚氯乙烯的用量比为0.5 mL ~ 1.5 mL : 1 g，四氢呋喃和聚氯乙烯的用量比为50mL ~ 100 mL : 1 g；所述原料液铁离子或钕离子浓度为50 mg/L ~ 200 mg/L; 所述络合剂柠檬酸浓度为0.005 mol/L ~ 0.05 mol/L；所述反萃液硫酸浓度为0.1 mol/L ~ 0.5 mol/L。
[0015]本专利技术的积极有益效果在于：本专利技术提出的新方法充分利用了络合剂的选择性络合能力，大大提高了聚合物包容膜分离水溶液中不同金属离子过程的选择性。并且，络合剂属于廉价易得的常用化工产品，或可以通过已知化学合成方法进行制备或性能优化。该新方法有望应用于金属离子分离等分离领域。
附图说明
[0016本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种提高聚合物包容膜对水溶液中不同金属离子的分离选择性的方法；其中，该聚合物包容膜预先由萃取剂、骨架聚合物和溶剂，或还包括塑化剂组成的预聚液通过溶剂蒸发制成，使用时将该聚合物包容膜两侧分别与含金属离子的原料液和含反萃剂的反萃液接触；其特征在于：在原料液中添加络合剂；利用络合剂与不同金属离子结合的能力不同，扩大不同金属离子透过聚合物包容膜的渗透速率差异，提高聚合物包容膜对不同金属离子的分离选择性。2.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述聚合物包容膜的萃取剂为二(2
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乙基己基)磷酸酯、2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯或二(2,4,4
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三甲基戊基)次膦酸。3.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述聚合物包容膜的骨架聚合物为聚氯乙烯或三乙酸纤维素。4.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述反萃剂为盐酸、硫酸、硝酸、磷酸或乙酸。5.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述络合剂为乙二胺四乙酸、酒石酸或柠檬酸。6.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述制膜溶剂为四氢呋喃、二氯甲烷或N,N
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二甲基乙酰胺。7.如权利要求1所述方法，其特征在于：所述萃取剂为2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯，所述骨架聚合物为聚氯乙烯，所述制膜溶剂为四氢呋喃，且2
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乙基己基磷酸单2
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乙基己基酯与聚氯乙烯用量比为0.1mL~ 2 mL : 1 g，四氢呋喃和聚氯乙烯的用量比为 30mL~200 mL : 1 g; 所述原料液为含锌离子和铜离子的水溶液，锌离子或铜离子浓度为10 mg/L~500 mg/L; 所述络合剂为柠檬酸，柠檬酸浓度...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾乐林，易琴，彭晓慧，周媛，黄志，彭丽，
申请(专利权)人：湖南理工学院，
类型：发明
国别省市：
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