一种基于大孔离子印迹吸附膜的稀土提纯方法技术

一种基于大孔离子印迹吸附膜的稀土提纯方法，包括：使待提纯稀土料液中的阳离子通过大孔离子印迹吸附膜，所述大孔离子印迹吸附膜包括基膜和位于所述基膜一侧的大孔离子印迹膜，所述大孔离子印迹膜的模板离子为待去除杂质离子；所述阳离子中的稀土离子通过大孔穿过所述大孔离子印迹吸附膜后被收集，待去除离子在通过所述大孔离子印迹吸附膜时被所述大孔离子印迹吸附膜吸附，实现稀土提纯。实现稀土提纯。实现稀土提纯。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大孔离子印迹吸附膜的稀土提纯方法


[0001]本专利技术涉及稀土提纯
，特别涉及一种基于大孔离子印迹吸附膜的稀土提纯方法。

技术介绍

[0002]稀土元素是指包括15种镧系元素及钇和钪在内的17种金属元素。我国在稀土储量、开采、冶炼分离等领域具有明显的优势，但在高纯稀土的除杂技术方面尚有明显的不足。
[0003]高纯稀土中杂质元素主要分为稀土元素杂质和非稀土元素杂质。目前的高纯稀土生产方法主要包括溶剂萃取法、离子交换法、萃取色层法、氧化还原法等。溶剂萃取是市售稀土氧化物生产的主流工艺，除钇、铕、镧外，能达到相对纯度(某一稀土元素占稀土总量的质量分数)4N～5N，且压槽量大、级数长。离子交换和萃取色层法适合于现代材料小批量、多品种、高纯化的需求，可达到相对纯度5N以上。但存在流程长、周期长、试剂消耗大的缺点。氧化还原方法主要针对变价稀土元素，例如铈和铕，氧化或还原后仍需采用萃取方法分离，可达到6N及以上水平。这些方法主要用于稀土元素之间的分离和相邻稀土元素的去除，对非稀土金属离子，例如过渡金属、碱土金属、铝、铁等的去除效果有限，难以满足高纯稀土除杂的要求。由于非稀土杂质离子相对于稀土离子的含量非常低(杂质元素的质量百分含量≤5ppm)，现有技术很难去除。

技术实现思路

[0004](一)专利技术目的
[0005]本专利技术的目的是提供一种基于大孔离子印迹吸附膜的稀土提纯方法，该方法利用大孔离子印迹吸附膜的选择吸附性，使稀土料液中的稀土离子通过大孔穿过吸附膜得到富集，使稀土料液中的待去除杂质离子吸附在大孔离子印迹吸附膜上得以去除，实现对稀土的提纯，该方法使料液中的所有阳离子与吸附膜充分接触，保证了其中杂质离子被膜所吸附的去除率，在保证离子与吸附膜的充分接触的基础上减少了反应时间，因此既提高了除杂效果，又提高了除杂速率，所得产物的纯度更高。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述问题，本申请的提供一种基于大孔离子印迹吸附膜的稀土提纯方法，包括：
[0008]使待提纯稀土料液中的阳离子通过大孔离子印迹吸附膜，所述大孔离子印迹吸附膜包括基膜和位于所述基膜一侧的大孔离子印迹膜，所述大孔离子印迹膜的模板离子为待去除杂质离子；
[0009]所述阳离子中的稀土离子通过大孔穿过所述大孔离子印迹吸附膜后被收集，待去除杂质离子在通过所述大孔离子印迹吸附膜时被所述大孔离子印迹吸附膜吸附，实现稀土提纯。
[0010]具体地，本专利技术大孔离子印迹吸附膜中的大孔范围为5～30微米。
[0011]具体地，所述待去除杂质离子为碱土金属离子、过渡金属离子、放射性核素离子、酸根离子或其他金属离子；
[0012]所述碱土金属离子选自镁离子、钙离子中的至少一种；
[0013]所述过渡金属离子选自铁离子、钴离子、镍离子、铜离子、锌离子、锰离子、铬离子、钒离子、钛离子、镉离子中的至少一种；
[0014]所述放射性核素离子选自钍离子、铀离子、镭离子、铀酸根中的至少一种；
[0015]所述酸根离子选自硅酸根、铁酸根、铬酸根、钛酸根、锰酸根、钴酸根离子中的至少一种；
[0016]所述其他金属离子选自铅离子、铝离子中的至少一种。
[0017]具体地，所述大孔离子印迹吸附膜的制备方法包括：
[0018]对含有基体原料、模板剂、致孔剂的混合液进行反应Ⅰ，得到大孔离子印迹膜浆料；
[0019]将所述大孔离子印迹膜浆料涂敷在基膜的一侧，固化，洗脱模板剂，60～80℃真空干燥2～6h，得到所述大孔离子印迹吸附膜。
[0020]具体地，所述基体原料选自壳聚糖、羧甲基壳聚糖、纤维素、明胶等中的至少一种。
[0021]具体地，所述模板剂选自所述模板离子的硝酸盐、硫酸盐、有机醇盐、氯盐中的至少一种，所述模板离子为待去除杂质离子。
[0022]进一步地，还包括功能化试剂，所述功能化试剂选自聚乙烯亚胺、乙二胺、苯胺等胺类化合物或浓硫酸、硫酸钠等磺化试剂。所述功能化试剂的用量为基体原料质量的5％～10％。
[0023]具体地，所述致孔剂选自醇类、酯类和/或胺类化合物的水溶液，醇类化合物如聚乙二醇、聚丙二醇等，酯类化合物如聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯等，胺类化合物如尿素、碳酰二胺等。以水溶液中的溶质的质量计，所述致孔剂的用量为基体原料质量的5％～10％。
[0024]具体地，所述基体原料与模板剂的用量比为10：0.01～0.2g/mol。
[0025]可选地，所述基体原料与模板剂的用量比下限选自10：0.2g/mol、10：0.045g/mol、10：0.039g/mol、10：0.037g/mol或10：0.031g/mol，上限选自10：0.045g/mol、10：0.039g/mol、10：0.037g/mol、10：0.031g/mol或10：0.01g/mol。
[0026]具体地，所述混合液中溶剂为乙醇、甲醇、煤油、水中的至少一种，以基体原料质量计，所述混合液的质量浓度为1～100g/L。
[0027]具体地，所述反应Ⅰ的反应条件为：
[0028]在震荡条件下进行；
[0029]反应温度为20～60℃；
[0030]反应时间为2～12h。
[0031]具体地，所述大孔离子印迹膜浆料的涂敷量厚度为20～80微米。
[0032]具体地，所述固化的具体条件包括：
[0033]固化温度为常温～100℃；
[0034]固化时间为2～10h。
[0035]具体地，所述洗脱模板离子，具体包括：
[0036]采用洗脱剂浸泡0.5～8h，并反复冲洗至无洗脱剂中无模板离子。
[0037]该方法制备得到的离子印迹膜中形成孔径为5～30微米的孔道，使该膜具有较大孔径的通道，有较大的纯水渗透率和非模板离子的迁移率；模板剂中的模板离子洗脱后形成具有独特结构的空穴，对特定离子具有选择吸附性，可靶向吸附模板离子，不影响非模板离子的迁移透过。
[0038]在一可选实施例中，所述使待提纯稀土料液中的阳离子通过大孔离子印迹吸附膜，具体包括：
[0039]通过大孔离子印迹吸附膜将待提纯稀土料液和辅助料液隔开，使待提纯稀土料液中的阳离子通过大孔离子印迹吸附膜向辅助料液中迁移，所述辅助料液包括水或高纯稀土料液，所述高纯稀土料液中的稀土元素与所述待提纯稀土料液中的稀土元素一致，所述高纯稀土料液中初始稀土的纯度不低于提纯的目标纯度。
[0040]在一具体实施例中，所述辅助料液为水，优选超纯水。该方法通过将大孔离子印迹吸附膜作为隔膜，利用稀土料液和超纯水之间较高的浓度差，使稀土料液中的离子在浓度差的驱动下逐渐通过大孔离子印迹吸附膜向超纯水侧迁移，迁移过程中稀土离子通过大孔孔道迁移至超纯水中，而待去除杂质离子在通过大孔离子印迹吸附膜的过程中嵌入膜的离子印迹空穴中，从而被吸附到膜上，不能通过大孔离子印迹吸附膜进入超纯水侧。因而，在离子迁移过程中实现稀土料液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大孔离子印迹吸附膜的稀土提纯方法，其特征在于，包括：使待提纯稀土料液中的阳离子通过大孔离子印迹吸附膜，所述大孔离子印迹吸附膜包括基膜和位于所述基膜一侧的大孔离子印迹膜，所述大孔离子印迹膜的模板离子为待去除杂质离子；所述阳离子中的稀土离子通过膜中孔道穿过所述大孔离子印迹吸附膜后被收集，待去除杂质离子在通过所述大孔离子印迹吸附膜时被所述大孔离子印迹吸附膜吸附去除，实现稀土提纯。2.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述待去除杂质离子为碱土金属离子、过渡金属离子、放射性离子、酸根离子或其他金属离子；所述碱土金属离子选自镁离子、钙离子、钡离子中的至少一种；所述过渡金属离子选自铁离子、钴离子、镍离子、铜离子、锌离子、锰离子、铬离子、钒离子、钛离子、镉离子中的至少一种；所述放射性核素离子选自钍离子、铀离子、镭离子、铀酸根中的至少一种；所述酸根离子选自硅酸根、铁酸根、铬酸根、钛酸根、锰酸根、钴酸根离子中的至少一种；所述其他金属离子选自铅离子、铝离子中的至少一种。3.根据权利要求1所述的提纯方法，其特征在于，所述使待提纯稀土料液中的阳离子通过大孔离子印迹吸附膜，具体包括：通过大孔离子印迹吸附膜将待提纯稀土料液和辅助料液隔开，使待提纯稀土料液中的阳离子通过大孔离子印迹吸附膜向辅助料液中迁移，所述辅助料液包括超高纯水或高纯稀土料液，所述高纯稀土料液中的稀土元素与所述待提纯稀土料液中的稀土元素一致，所述高纯稀土料液中初始稀土的纯度不低于提纯的目标纯度。4.根据权利要求3所述的提纯方法，其特征在于，所述辅助料液为水。5.根据权利要求4所述的提纯方法，其特征在于，所述待提纯稀土料液为稀土的盐溶液；所述待提纯稀土料液的浓度为1～200g/L。6.根据权利要求3所述的提纯方法，其特征在于，所述辅助料液为所述高纯稀土料液，通过施加外部电场使待提纯稀土料液中的阳离子向高纯稀土料液中迁移。7.根据权利要求6所述的提纯方法，其特征在于：所述待提纯稀土料液为稀土的盐溶液，以稀土氧化物的质量计，所述待提纯稀土料液的浓度为50～200g/L。8.根据权利要求6所述的提纯方法，其特征在于：所述高纯稀土料液为稀土的盐溶液，所述高纯稀土料液的pH值为2～7，所述高纯稀土料液的初始浓度为1～20g/L。9.根据权利要求6所述的提纯方法，其特征在于：所述的施加外部电场，包括：在所述待提纯稀土料液侧设置阳极室，在所述高纯稀土料液侧设置阴极室，所述阳极室内含有阳极液，所述阳极液与所述待提纯稀土料液之间通过阳离子交换膜隔开，所述阴极室内含有阴极液...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘喜娟，徐旸，黄小卫，冯宗玉，王猛，彭新林，杨志清，魏煜青，张永奇，
申请(专利权)人：有研稀土新材料股份有限公司河北雄安稀土功能材料创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：