【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及膜分离技术，具体涉及一种钕离子印迹复合膜及其制备方法和在分离相邻稀土离子方面的应用。
技术介绍
1、稀土永磁技术一直是稀土新材料研发的热点领域，这使得稀土后端应用需求飙升，推动了关键稀土元素的价格上涨。钕作为永磁材料中主要添加的稀土元素，由于供应危机，价格居高不下，严重制约了稀土永磁材料的应用和推广。因此，高效萃取和分离单一稀土元素钕，已成为一个重要的研究课题。
2、膜分离技术作为一种分离富集极稀溶液的重要手段，兼具低能耗、绿色环保、适应性强等特点。其中，聚合物杂化膜具有合成方便、性能稳定的特点，已经成为一种更适合用于稀土分离的膜材料。通常情况下，聚合物杂化膜通过非溶剂诱导相分离技术很容易形成多孔结构。其中，聚偏氟乙烯(pvdf)是一种常用于制备聚合物杂化膜的含氟聚合物，具有良好的机械性能、物理化学性能和低表面能。然而，非溶剂诱导相分离法制备的pvdf基分离膜通常表现出疏水的表面性能，其较强的疏水性使得很容易被水体中的有机物或油污染，造成性能衰减和运行成本的增加，难以实现对目标稀土较高的吸附分离性能。
3、低共熔溶剂(dess)是近年来兴起的一种具有广泛应用前景的离子液体替代溶剂。在一定的温度和时间下，低共熔溶剂表现为和离子液体一样的低熔点混合物，并且可以通过将氢键受体和氢键供体按一定比例混合而制得。使用合适的亲水型低共熔溶剂，可以使制备的pvdf膜具有更高的水渗透性，并且增强抗污性能。将离子印迹技术应用在膜分离技术中，所制备的离子印迹膜凭借着对模板离子具有特异性识别能力在稀土分离方面已有了
技术实现思路
1、针对实现相邻稀土离子镨pr、钕nd、钐sm的高效分离，以nd离子作为模板离子，三元低共熔溶剂采用氯化胆碱、衣康酸、丙烯酸(chcl-ia-aa)作为功能单体，n,n’-亚甲基双丙烯酰胺(mbaa)为交联剂，通过水相离子印迹聚合，制备离子印迹复合膜。
2、本专利技术中提供的一种稀土钕离子印迹复合膜的制备方法，按照下述步骤进行:
3、(1)三元低共熔溶剂的制备:
4、将氯化胆碱(chcl)、衣康酸(ia)、丙烯酸(aa)以一定摩尔比例混合，水浴加热一定温度下，形成均匀透明的液体后，将混合物冷却至室温，密封干燥保存，得到所述低共熔溶剂。
5、其中，chcl与ia+aa摩尔比为2:1–1:2，ia与aa的摩尔比为4:1–1:4；水浴加热温度为70℃。
6、(2)聚合物杂化基膜的制备:
7、以n,n’-二甲基乙酰胺(dmac)为溶剂，加入pvdf粉末，混合后加热搅拌至形成均匀溶液，加入乙烯-乙烯醇共聚物(evoh)颗粒，保持搅拌条件至其完全溶解后，加入氧化石墨烯(go)和二(2,4,4-三甲基戊基)次磷酸(cyanex272)，保持搅拌条件得到分散均匀的稳定的混合浇铸液。真空干燥消除微小气泡后，将浇铸液缓慢倒在光滑玻璃板上，待自然挥发后，将玻璃板浸没于水浴中浸泡，将膜取出于室温下干燥，得到所述聚合物杂化基膜。
8、其中，膜组分pvdf，evoh，go与cyanex272的质量比是0.55:0.1:0.1:0.25；膜组分与dmac的固液比为1g:10ml；所述加热搅拌的反应条件为80℃磁力搅拌24h。铺膜高度为400μm，自然挥发时间为30s，水浴条件为将玻璃板在室温下浸没在二次蒸馏水中24h，期间多次更换蒸馏水。
9、(3)钕离子印迹膜的制备:
10、将步骤(1)所述低共熔溶剂溶解于氯化钕(ndcl3)水溶液中，室温下持续通氮气搅拌1h，再加入步骤(2)所述聚合物杂化基膜，保持室温通氮气继续搅拌1h，随后加入n,n’-亚甲基双丙烯酰胺(mbaa)溶液、过硫酸铵(aps)与亚硫酸氢钠(sbs)混合水溶液，氮气保护下加热搅拌一段时间，印迹聚合反应完成后取出印迹膜，先水洗，再对膜洗脱膜板离子24h，获得所述钕离子印迹膜。
11、其中，氯化钕(ndcl3)水溶液中nd3+物质的量为0.2mmol，nd3+与低共熔溶剂摩尔比为1:3-1:9；聚合物杂化基膜质量50mg，聚合物杂化基膜与所述ndcl3水溶液、低共熔溶剂、mbaa溶液、aps与sbs混合水溶液的总固液比保持1g:1200ml；mbaa质量为0.45g；aps与sbs总质量为0.09g，质量比为2:1；所述加热搅拌的反应条件为60℃磁力搅拌6-24h，持续通氮气氛。洗脱液为乙二胺四乙酸二钠(edta)溶液，浓度为0.15mol l-1。
12、(4)非印迹膜的制备:
13、与步骤(3)相同制备步骤，除ndcl3溶液替换为水溶液外，制得非印迹膜。
14、本专利技术中还提供了上述稀土钕离子印迹分离膜在吸附分离相邻稀土pr、nd、sm中的应用，实现从pr与sm中高效提取分离nd。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于:
16、(1)本专利技术中，通过将亲水型低共熔溶剂应用于膜材料相转化法成膜过程，显著提高了分离膜表皮层亲水能力。通过扫描电镜可以看到，印迹膜的下表面为基膜，呈不对称拇指状大孔结构；上表面为印迹层，孔洞直径更小。印迹膜相比于基膜，平均孔径由由1.80μm(基膜)减小至1.25μm(印迹膜)，非印迹膜平均孔径为2.66μm。同时，与基膜相比水接触角由63.7°降低到18.5°。
17、(2)本专利技术中，通过以调控不同聚合时间和不同低共熔溶剂功能单体与稀土离子摩尔比，明显提升了膜对模板离子nd的渗透选择性，并拓宽了离子印迹功能单体可选择的范围，使得钕离子印迹膜对nd离子优先吸附分离。在优化的静态吸附与动态渗透条件下，所述钕离子印迹膜对nd平衡吸附量(44.21mg g-1)高于pr(25.06mg g-1)与sm(34.17mg g-1)，并对nd优先渗透；相比于非印迹膜β(nd/pr)由2.13提高到2.94，β(nd/sm)由0.87提高到2.34。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种钕离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种钕离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，其中，ChCl与IA+AA的摩尔比为2:1–1:2，IA与AA的摩尔比为4:1–1:4；水浴加热温度为70℃。
3.如权利要求1所述的一种钕离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，其中，步骤(2)中，膜组分PVDF，EVOH，GO与Cyanex272的质量比是0.55:0.1:0.1:0.25；膜组分与DMAc的固液比为1g:10mL；所述加热搅拌的反应条件为80℃磁力搅拌24h；铺膜高度为400μm，自然挥发时间为30s，水浴条件为将玻璃板在室温下浸没在二次蒸馏水中24h，期间多次更换蒸馏水。
4.如权利要求1所述的一种钕离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，其中，步骤(3)中，其中，氯化钕(NdCl3)水溶液中Nd3+物质的量为0.2mmol，Nd3+与低共熔溶剂摩尔比为1:3-1:9，室温下持续通氮气搅拌的时间为1h；聚合物杂化基膜质量50mg，聚合物杂化基膜与所述NdCl3水溶液、低共熔溶剂、MB
5.如权利要求1所述制备方法制备的钕离子印迹复合膜的用途，其特征在于，用于吸附分离相邻稀土Pr、Nd、Sm，实现从Pr与Sm中高效提取分离Nd。
...【技术特征摘要】
1.一种钕离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
2.如权利要求1所述的一种钕离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，其中，chcl与ia+aa的摩尔比为2:1–1:2，ia与aa的摩尔比为4:1–1:4；水浴加热温度为70℃。
3.如权利要求1所述的一种钕离子印迹复合膜的制备方法，其特征在于，其中，步骤(2)中，膜组分pvdf，evoh，go与cyanex272的质量比是0.55:0.1:0.1:0.25；膜组分与dmac的固液比为1g:10ml；所述加热搅拌的反应条件为80℃磁力搅拌24h；铺膜高度为400μm，自然挥发时间为30s，水浴条件为将玻璃板在室温下浸没在二次蒸馏水中24h，期间多次更换蒸馏水。
4.如权利要求1所述的一种钕离子印迹复合膜的...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。