【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于稀土元素回收领域，涉及一种短链分子刷材料，尤其涉及一种短链分子刷改性活性炭及其制备方法与应用。
技术介绍
1、稀土元素是一类重要的战略性矿物资源，广泛应用于高科技领域，如电子、仪器、光学和磁性材料等。其独特的电子结构赋予了稀土元素特殊的化学和物理性质，使其在材料科学和工程中具有不可替代的作用。稀土离子在水环境中的存在，主要来自于稀土矿石的开采和冶炼过程，由于它们对环境具有一定的毒性和生物可利用性，稀土离子的释放对水环境质量产生了一定的威胁。因此，稀土离子的回收在保护水环境和实现可持续发展上具有重要意义。目前，已有各种技术方法，如化学沉淀、离子交换、电化学法和吸附材料等，被用于稀土离子的回收。
2、cn108893625a公开了一种萃取法制备高纯镧的工艺，所述工艺以3n工业级氯化镧水溶液为料液，p204-tbp为复合萃取剂，分馏萃取分离namgcabapbzn/la、分馏萃取分离la/ceprndalsmfe，以及反萃段1和反萃段2五个步骤组成，通过上述工艺的实施，能顺利实现镧与铈、镨、钕、钐、铁、铝、锌、铅、钡、钙、镁、钠等金属元素的分离，高纯氯化镧溶液的相对纯度较高，但萃取流程复杂，成本较高。
3、cn105861831a公开了一种从稀土盐溶液中沉淀回收稀土的方法，所述方法包括以下步骤：将包含钙和/或镁碱性化合物的沉淀剂与含铵溶液加入到稀土盐溶液中，进行混合沉淀反应，沉淀剂的用量为沉淀稀土盐溶液中的稀土的理论用量的101-130％，沉淀剂为固体或水浆；然后在稀土沉淀后进行固液分离，获得稀土
4、cn114807601a公开了一种利用磷酸改性高岭土吸附稀土元素镧的方法，所述方法包括混合高岭土原料以及改性剂，球磨后依次进行洗涤以及干燥，得到所述磷酸改性高岭土，随后对材料进行脱附，循环使用，但材料在高盐高酸的条件下有明显的结构不稳定性，实际应用较差。
5、现有技术中，少有针对稀土元素高效提取的工艺方法的研究。此外，在实际废水中的高盐高酸溶液体系中由于共存离子的影响，常规材料对高盐高酸废水中低浓度稀土元素的吸附效果显著降低。
6、因此，开发一种高效回收稀土元素的材料及其制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种短链分子刷改性活性炭及其制备方法与应用，制得的短链分子刷改性活性炭不仅能高效回收稀土元素，还可以有效在高盐高酸溶液中对低浓度稀土元素进行选择性吸附，且吸附材料可重复使用。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种短链分子刷改性活性炭的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
4、(1)混合活性炭和酸溶液，然后依次进行静置、固液分离和活化，得到酸改性活性炭；
5、(2)混合硅烷偶联剂、溶剂和步骤(1)所述酸改性活性炭，然后调节ph，之后进行第一反应，得到中间产物；
6、(3)混合短链分子刷、引发剂、溶剂和步骤(2)所述中间产物，然后进行第二反应，得到所述短链分子刷改性活性炭。
7、本专利技术提供制备方法以酸溶液活化后的活性炭为基底，利用硅烷偶联剂的乙烯基团作为接枝短链分子刷的聚合接枝位点，在活性炭表面接枝磷酸分子刷，利用磷酸基团来配位络合稀土离子，不仅可实现对稀土元素的高选择性吸附，还能在高盐高酸环境下保持优良的吸附效果；所述制备方法过程简单，原料采用成熟化工产品，易工业化生产。
8、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述酸溶液包括硝酸、盐酸或硫酸中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性的有：硝酸和盐酸的组合，盐酸和硫酸的组合或硝酸、盐酸和硫酸的组合等。
9、优选地，步骤(1)所述活性炭和酸溶液的体积比为(0.2-1):1，例如可以是0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1或1:1等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
10、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述静置的时间为6-48h，例如可以是6h、10h、12h、15h、18h、20h、24h、30h、36h、40h、42h或48h等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
11、优选地，步骤(1)所述活化的温度为500-1000℃，例如可以是500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为500-700℃。
12、优选地，步骤(1)所述固液分离后，活化之前还包括依次进行洗涤和干燥。
13、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂。
14、优选地，步骤(2)中，所述硅烷偶联剂的添加量为溶剂体积的0.5％-15％，例如可以是0.5％、1％、3％、5％、6％、8％、10％、12％、14％或15％等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
15、优选地，步骤(2)中，所述酸改性活性炭和溶剂的体积比为(0.05-1):1，例如可以是0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1或1:1等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
16、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(2)所述混合的方法具体为：将酸改性活性炭加入溶剂中，然后进行分散，之后向其加入硅烷偶联剂。
17、本专利技术中，步骤(2)所述溶剂包括乙醇、甲苯或去离子水中的任意一种或至少两种的组合，优选为乙醇和去离子水的组合。其中，所述乙醇和去离子水的体积比为(1-9):1，例如可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1或9:1等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、优选地，所述分散的方式包括超声。
19、优选地，所述分散的时间为1-20min，例如可以是1min、3min、5min、7min、10min、12min、15min、18min或20min等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
20、优选地，步骤(2)所述调节ph至3-6，例如可以是3、3.2、3.5、3.7、4、4.2、4.5、4.7、5、5.2、5.5、5.7或6等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为3-5。
21、本专利技术中，步骤(2)所述调节ph使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种短链分子刷改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酸溶液包括硝酸、盐酸或硫酸中的任意一种或至少两种的组合；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述静置的时间为6-48h；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合的方法具体为：将酸改性活性炭加入溶剂中，然后进行分散，之后向其加入硅烷偶联剂；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述短链分子刷包括乙烯基磷酸和/或顺丙烯基磷酸；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述混合的方法具体为：将中间产物加入溶剂中，然后向其依次加入短链分子刷和引发剂；
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.
10.一种如权利要求9所述的短链分子刷改性活性炭的应用，其特征在于，所述短链分子刷改性活性炭用于吸附回收稀土元素。
...【技术特征摘要】
1.一种短链分子刷改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述酸溶液包括硝酸、盐酸或硫酸中的任意一种或至少两种的组合；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述静置的时间为6-48h；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合的方法具体为：将酸改性活性炭加入溶剂中，然后进行分散，之后向其加入硅烷偶联剂；
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：鞠培海，张天赐，石绍渊，袁文静，郑智，孙佳璇，周晨亮，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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