【技术实现步骤摘要】
本申请涉及吸附分离材料，特别是涉及一种聚苯并咪唑功能化硅基树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、钯是铂族金属(钌、铑、钯、锇、铱、铂)中重要成员，在地壳中含量小于0.52ppb，全球储量估计约3220t，因其具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性、热稳定性、催化性、高电导率、热导率等性能，广泛应用于汽车工业、石油化工、电子信息产业、生物医药等高尖端领域，是现代工业的重要原料。随着高新技术产业的快速发展，钯的用途越来越广泛，对其需求量也越来越大。然而，我国铂族金属资源严重匮乏，储量仅324t，占全球储量的0.2％，供需矛盾突出。因此，开发一种从二次资源中分离回收钯的技术对钯战略资源供给具有重要意义。
2、目前，全球有430多座核电站正在运行，每年产生大量的乏燃料，据不完全统计，全世界约有120000t乏燃料，而且每年还以7200t的速度迅速增长。贵金属钯作为核燃料235u或者239pu的主要裂变产物之一，含量十分可观，预计到2030年，乏燃料中将积存1000t裂变pd，有望成为替代资源，以满足日益增长的需求。此外，在高放废液(hllw)玻璃固化过程中，由于高熔点钯的存在增加了玻璃的熔点，并倾向于形成独立相，导致玻璃基体不均匀，影响了玻璃体稳定性，增加了玻璃固化进程的难度和在长期储存中放射性物质泄露的风险。因此，从高放废液中有效的分离回收裂变产物钯不仅可以实现战略资源钯的回收，缓解我国钯资源的供需矛盾，而且可以消除其在乏燃料后处理过程中所产生的负面影响，降低高放废液处理难度，提高高放废液玻璃固化的稳定性和安全性。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种聚苯并咪唑功能化硅基树脂及其制备方法和应用，该硅基树脂含有丰富的氮位点，实现高酸条件下对钯离子的高吸附容量、优异的选择性分离，并且其经洗脱后可以重复利用，有效解决了在成分极端复杂、高放射性环境的高放废液条件下现有吸附材料对钯吸附容量低、选择性差、耐酸耐辐照性稳定性差、重复利用率低的问题。
2、本专利技术提供的技术方案如下：
3、一种聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，包括如下操作步骤：
4、s1、制备聚苯并咪唑：在保护气氛中，将多聚磷酸与3,3',4,4'-四氨基联苯、丙二酸混合后在一定温度下发生反应制得固体产物，固体产物经过滤、洗涤后得固体粉末，固定粉末经除杂后制得聚苯并咪唑；
5、s2、制备聚苯并咪唑功能化硅基树脂：将聚苯并咪唑溶于有机溶剂中制得聚苯并咪唑溶液，在真空环境下，将聚苯并咪唑溶液浸入至二氧化硅孔道内，直至溶剂完全挥发,真空浸渍结束得到聚苯并咪唑功能化硅基树脂；
6、s3、热处理优化聚苯并咪唑功能化硅基树脂：将聚苯并咪唑功能化硅基树脂再在120℃～300℃下热处理一段时间，得到优化后的聚苯并咪唑功能化硅基树脂。
7、优选地，所述步骤s1中多聚磷酸与3,3',4,4'-四氨基联苯、丙二酸添加量按按质量分数计为：多聚磷酸90～95份，3,3',4,4'-四氨基联苯3～5份，3,3',4,4'-四氨基联苯2～4份。
8、优选地，所述步骤s1中多聚磷酸与3,3',4,4'-四氨基联苯、丙二酸混合的具体过程为：将已干燥的三口烧瓶连上通氮管和电动搅拌装置，再往三口烧瓶中加入多聚磷酸，置于油浴锅中，通入n2，在氮气的保护下，开启搅拌装置，慢慢升温至60～85℃搅拌脱氧0.5～1.5h，然后降温到20～35℃再进行投料，加入3,3',4,4'-四氨基联苯，并在室温下搅拌通氮气20～45min，再升温至60～85℃继续搅拌除氧气，加热持续至3,3',4,4'-四氨基联苯在溶剂中完全溶解，冷却至室温，加入丙二酸然后常温下通氮气除氧气。
9、优选地，所述步骤s1中反应过程具体为：油浴条件下加热，使体系分别在110～130℃下反应3～5h、150～160℃下反应7～9h、200～220℃下反应11～13h。
10、优选地，所述步骤s1中固体粉末的除杂过程具体为：将固体粉末浸泡在10～15％nahco3的水溶液中2～3天以中和聚合物中残余的酸，最后再用去离子水将聚合物洗至中性，得到的聚合物在真空干燥箱中干燥24～48h。
11、优选地，所述步骤s2中聚苯并咪唑与二氧化硅添加量按质量分数计为：聚苯并咪唑30～35份，二氧化硅65～70份。
12、优选地，所述步骤s2中聚苯并咪唑溶液浸入至二氧化硅孔道内的具体过程为：先称取一定量的多孔sio2小球载体于茄形烧瓶中，再称取一定量的步骤s1中制备的聚苯并咪唑溶于适量有机溶剂中，适当加热加快溶解，待完全溶解后移入茄形烧瓶，最后将茄形烧瓶固定至旋转蒸发仪，利用真空泵抽真空至瓶内气压为20～50hpa，之后充入惰性气体恢复至常压；循环以上步骤2～3次，置换出烧瓶内空气，常温常压下保持烧瓶转速为60～80rpm，旋转1～2h，之后静置2～4h，油浴加热至110～130℃，保持烧瓶转速为60～80rpm并持续1.5～2h，加热的同时打开冷却水循环装置，待上述步骤完成后打开真空泵，采用缓慢降压的方式将聚苯并咪唑浸入至二氧化硅的孔道内。
13、优选地，所述步骤s2中的有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。
14、一种聚苯并咪唑功能化硅基树脂，采用上述所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法制备而成。
15、一种用于分离高放废液中钯的吸附材料，包括上述所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂或采用上述的制备方法制得的聚苯并咪唑功能化硅基树脂。
16、本申请相对于现有技术存在如下优点：
17、本专利技术提供的聚苯并咪唑功能化硅基树脂是种高性能材料，具有良好的耐酸性和耐辐照性，含有丰富的咪唑氮(c═n─c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
2.根据权利要求1所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中多聚磷酸与3,3',4,4'-四氨基联苯、丙二酸添加量按质量分数计为：多聚磷酸90～95份，3,3',4,4'-四氨基联苯3～5份，3,3',4,4'-四氨基联苯2～4份。
3.根据权利要求1所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中多聚磷酸与3,3',4,4'-四氨基联苯、丙二酸混合的具体过程为：将已干燥的三口烧瓶连上通氮管和电动搅拌装置，再往三口烧瓶中加入多聚磷酸，置于油浴锅中，通入N2，在氮气的保护下，开启搅拌装置，慢慢升温至60～85℃搅拌脱氧0.5～1.5h，然后降温到20～35℃再进行投料，加入3,3',4,4'-四氨基联苯，并在室温下搅拌通氮气20～45min，再升温至60～85℃继续搅拌除氧气，加热持续至3,3',4,4'-四氨基联苯在溶剂中完全溶解，冷却至室温，加入丙二酸然后常温下通氮气除氧气。
4.根据权利要求3所述的聚苯并咪唑功能化硅基树
5.根据权利要求1所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中固体粉末的除杂过程具体为：将固体粉末浸泡在10～15％NaHCO3的水溶液中2～3天以中和聚合物中残余的酸，最后再用去离子水将聚合物洗至中性，得到的聚合物在真空干燥箱中干燥24～48h。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中聚苯并咪唑与二氧化硅添加量按质量分数计为：聚苯并咪唑30～35份，二氧化硅65～70份。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中聚苯并咪唑溶液浸入至二氧化硅孔道内的具体过程为：先称取一定量的多孔SiO2小球载体于茄形烧瓶中，再称取一定量的步骤S1中制备的聚苯并咪唑溶于适量有机溶剂中，适当加热加快溶解，待完全溶解后移入茄形烧瓶，最后将茄形烧瓶固定至旋转蒸发仪，利用真空泵抽真空至瓶内气压为20～50hPa，之后充入惰性气体恢复至常压；循环以上步骤2～3次，置换出烧瓶内空气，常温常压下保持烧瓶转速为60～80rpm，旋转1～2h，之后静置2～4h，油浴加热至110～130℃，保持烧瓶转速为60～80rpm并持续1.5～2h，加热的同时打开冷却水循环装置，待上述步骤完成后打开真空泵，采用缓慢降压的方式将聚苯并咪唑浸入至二氧化硅的孔道内。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。
9.一种聚苯并咪唑功能化硅基树脂，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法制备而成。
10.一种用于分离高放废液中钯的吸附材料，其特征在于，包括采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的聚苯并咪唑功能化硅基树脂。
...【技术特征摘要】
1.一种聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
2.根据权利要求1所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中多聚磷酸与3,3',4,4'-四氨基联苯、丙二酸添加量按质量分数计为：多聚磷酸90～95份，3,3',4,4'-四氨基联苯3～5份，3,3',4,4'-四氨基联苯2～4份。
3.根据权利要求1所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中多聚磷酸与3,3',4,4'-四氨基联苯、丙二酸混合的具体过程为：将已干燥的三口烧瓶连上通氮管和电动搅拌装置，再往三口烧瓶中加入多聚磷酸，置于油浴锅中，通入n2，在氮气的保护下，开启搅拌装置，慢慢升温至60～85℃搅拌脱氧0.5～1.5h，然后降温到20～35℃再进行投料，加入3,3',4,4'-四氨基联苯，并在室温下搅拌通氮气20～45min，再升温至60～85℃继续搅拌除氧气，加热持续至3,3',4,4'-四氨基联苯在溶剂中完全溶解，冷却至室温，加入丙二酸然后常温下通氮气除氧气。
4.根据权利要求3所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中反应过程具体为：油浴条件下加热，使体系分别在110～130℃下反应3～5h、150～160℃下反应7～9h、200～220℃下反应11～13h。
5.根据权利要求1所述的聚苯并咪唑功能化硅基树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中固体粉末的除杂过程具体为：将固体粉末浸泡在10～15％nahco3的水溶液中2～3天以中和聚合物中残余的酸，最后再用去离子水将聚合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋天骄，马志良，韦悦周，谢超，宁顺艳，殷祥标，罗才武，陈立丰，王季，李文龙，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：
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