一种稀土回收用复合吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种稀土回收用复合吸附材料及其制备方法，涉及稀土资源回收利用技术领域。本发明专利技术以甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为单体，将其与改性土状石墨混合进行官能化改造，在一定条件下制备得到了一种稀土回收用复合吸附材料。本发明专利技术利用无机物与高分子相之间的协同作用，克服了现有稀土吸附材料普遍存在的问题，显著提高了吸附材料的稀土吸附容量，且所述吸附材料具备制备成本低，无毒不易碎等优点，将本发明专利技术复合吸附材料对稀土选冶废液中的稀土进行吸附，能够有效回收废液中的稀土资源。能够有效回收废液中的稀土资源。能够有效回收废液中的稀土资源。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土回收用复合吸附材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及稀土资源回收利用
，尤其涉及一种稀土回收用复合吸附材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]稀土元素是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的元素—钇(Y)和钪(Sc)共17种元素的统称。稀土元素具有非常特殊的电子结构和优异的物理化学性质，被广泛应用于国防工业、电子行业等重要领域，可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等，是高新技术产业发展中必需的重要原料。
[0003]随着科技水平的迅速发展，大量稀土金属进入到环境中，不仅对环境和人类健康造成了不利影响，还导致稀土金属大量浪费。因此，对稀土资源进行回收利用不仅有利于稀土资源的利用同时对环境保护具有积极影响。目前，稀土元素的回收一般需要借助吸附材料进行。然而，现有的稀土吸附材料，如离子交换树脂等普遍存在废液处理效果不佳等问题，主要原因如下：
①
吸附材料的应用工艺尚不普及且应用方式较为复杂，实际应用中很难根据具体情况正确设置应用条件和工艺参数；
②
吸附材料本身性能存在的缺陷，如易碎，易中毒，吸附效率低等等；
③
吸附材料的应用方式单一。
[0004]因此，如何提供一种低成本、高吸附容量、无毒不易碎且应用方法简单的稀土回收用复合吸附材料及其制备方法是目前亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术以甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为单体，将其与改性土状石墨混合进行官能化改造，在一定条件下制备得到了一种稀土回收用复合吸附材料，即土状石墨复合PMMA羧基化吸附微球。本专利技术利用无机物与高分子相之间的协同作用，克服了现有稀土吸附材料普遍存在的问题，显著提高了吸附材料的稀土吸附容量，且所述吸附材料具备制备成本低，无毒不易碎等优点。
[0006]本专利技术所述稀土回收用复合吸附材料的制备方法包括以下步骤：
[0007](1)将分散剂聚乙烯醇溶液与去离子水混合升温至42℃后，搅拌均匀得到混合物A；
[0008](2)将引发剂与单体和交联剂混合，待固体溶解后，加入改性土状石墨，超声分散15min得到混合物B；
[0009](3)将致孔剂与煤油混合均匀后倒入混合物B中，搅拌均匀得到混合物C；
[0010](4)将混合物C迅速倒入混合物A中，搅拌状态下将反应体系升温至75℃反应1h，再升温至85℃反应1h，最后升温至90℃老化0.5h；
[0011](5)反应完毕后，停止加热和搅拌，用热水将固体产物洗涤3次，40℃烘干至恒重；
[0012](6)采用石油醚对固体产物于70℃水浴条件下索氏抽提8h，抽提结束后，将产物于室温下晾干，得到土状石墨复合PMMA微球；
[0013](7)用糠醇浸泡土状石墨复合PMMA微球10h后，将体系升温至80℃加入的NaOH热溶液，搅拌均匀后将体系升温至130℃回流反应3h，除去水和糠醇，反应完毕后，将体系冷却至90℃，用去离子水冲洗3次，抽滤晾干，用无水乙醇索氏抽提8h，将产物取出晾干后，即得成品稀土回收用复合吸附材料。
[0014]进一步地，所述步骤(1)中，聚乙烯醇溶液的浓度为1％
‑
8％。
[0015]进一步地，所述步骤(1)中，聚乙烯醇与去离子水的重量比为1
‑
8:100。
[0016]进一步地，所述步骤(2)中引发剂为过氧化苯甲酰，单体为甲基丙烯酸甲酯，交联剂为二乙烯基苯。
[0017]进一步地，所述步骤(2)中的改性土状石墨为γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性土状石墨、十二烷基硫酸钠改性土状石墨和十六烷基苯磺酸钠改性土状石墨中的一种或几种。
[0018]进一步地，所述γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性土状石墨的制备方法为：称取10.0g土状石墨置于250mL三口瓶内，向其中加入100mL 3mol/LH2SO4溶液，加热至90℃反应12h，反应完毕后，用去离子水冲洗3次，抽滤，置于烘箱内80℃恒温烘干，装袋备用，即为酸化土状石墨；
[0019]称取2.0g上述实验中制备得到的酸化土状石墨置于250mL三口瓶内，向其中倒入50mL甲苯溶液，搅拌均匀，继续向三口瓶中加入10mLγ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，升温至75℃反应6h，反应完毕后，用溶剂冲洗3遍，抽滤，置于烘箱内80℃恒温烘干，装袋备用，即为γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性土状石墨。
[0020]进一步地，所述十二烷基硫酸钠改性土状石墨的制备方法为：称取2.0g十二烷基硫酸钠置于250mL三口瓶内，向其中倒入50mL去离子水，搅拌至固体完全溶解，向上述三口瓶中加入2.0g上述实验中制备得到的酸化土状石墨，搅拌均匀，升温至85℃反应6h，反应完毕后，用去离子水冲洗3遍，抽滤，置于烘箱内80℃恒温烘干，装袋备用，即为十二烷基硫酸钠改性土状石墨。
[0021]进一步地，所述十六烷基苯磺酸钠改性土状石墨的制备方法为：称取2.0g十六烷基苯磺酸钠置于250mL三口瓶内，向其中倒入50mL去离子水，搅拌至固体完全溶解，向上述三口瓶中加入2.0g上述实验中制备得到的酸化土状石墨，搅拌均匀，升温至80℃反应6h，反应完毕后，用去离子水冲洗3遍，抽滤，置于烘箱内80℃恒温烘干，装袋备用，即为十六烷基苯磺酸钠改性土状石墨。
[0022]进一步地，所述步骤(2)中单体、交联剂与改性土状石墨的重量比为1：0.03
‑
0.07：0.005
‑
0.025。
[0023]进一步地，所述步骤(3)中的致孔剂为甲苯，所述致孔剂与煤油的体积比为2
‑
6：5
‑
9。
[0024]进一步地，所述步骤(7)中NaOH热溶液的浓度为20wt％
‑
60wt％，NaOH热溶液的温度为50
‑
70℃。
[0025]优选的，所述步骤(7)中NaOH热溶液的浓度为30wt％
‑
50wt％。
[0026]进一步地，所述步骤(7)中土状石墨复合PMMA微球与NaOH热溶液的重量比为1:1。
[0027]本专利技术的另一个目的是保护一种根据上述方法制备而成的稀土回收用复合吸附材料。
[0028]土状石墨具有良好的耐酸碱性能，作为第二相参与高分子聚合反应，有效改善了PMMA的性能缺陷，并且可以降低材料合成成本。本专利技术以土状石墨复合PMMA微球为基材，将其在糠醇体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土回收用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将分散剂聚乙烯醇与去离子水混合升温至42℃后，搅拌均匀得到混合物A；(2)将引发剂与单体和交联剂混合，待固体溶解后，加入改性土状石墨，超声分散15min得到混合物B；(3)将致孔剂与煤油混合均匀后倒入混合物B中，搅拌均匀得到混合物C；(4)将混合物C迅速倒入混合物A中，搅拌状态下将反应体系升温至75℃反应1h，再升温至85℃反应1h，最后升温至90℃老化0.5h；(5)反应完毕后，停止加热和搅拌，用热水将固体产物洗涤3次，40℃烘干至恒重；(6)采用石油醚对固体产物于70℃水浴条件下索氏抽提8h，抽提结束后，将产物于室温下晾干，得到土状石墨复合PMMA微球；(7)用糠醇浸泡土状石墨复合PMMA微球10h后，将体系升温至80℃加入NaOH热溶液，搅拌均匀后将体系升温至130℃回流反应3h，除去水和糠醇，反应完毕后，将体系冷却至90℃，用去离子水冲洗3次，抽滤晾干，用无水乙醇索氏抽提8h，将产物取出晾干后，即得成品稀土回收用复合吸附材料。2.根据权利要求1所述的一种稀土回收用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，聚乙烯醇溶液的浓度为1％
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8％。3.根据权利要求1所述的一种稀土回收用复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，聚乙烯醇与去离子水的重量比为1
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8:100。4.根据权利要求1所述的一种稀土回收用复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘可亮，项剑桥，李春诚，邹辉，孙奥，王芳，吴殷琪，夏伟，周森，
申请(专利权)人：湖北省地质科学研究院湖北省富硒产业研究院，
类型：发明
国别省市：