[发明专利]一种高选择性金吸附树脂材料、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种金吸附树脂材料，特别涉及一种高选择性金吸附树脂材料、制备方法及其应用。

背景技术

近年来，金作为贵金属，具有独特的物理化学性质，广泛地应用于不同的化学加工中的催化剂，电子电器行业，抗腐蚀材料和珠宝。随着经济的日益发展，对金的需求日益增加。因此，急需从工业废水和废弃物(离子含金的电子器件，如电子手机和个人电脑)、矿石中回收金。

目前，常见的回收金的方法有液-液萃取法、化学还原法、化学沉淀法、活性炭吸附法、电解法、加热浓缩法。而上述方法一般更多地适用于金含量较高(>1000ppm)的场合。大多数含金溶液中都会存在其他金属离子，如铜离子、镍离子，且溶液中金的浓度很低，而此时，化学还原、沉淀法和电解法均呈现出很低吸金效率。液液萃取法由于使用有机溶剂，易挥发导致环境污染问题。离子交换树脂可以克服上述方法的，特别适用于低浓度低纯度的含金溶液，且根据树脂上功能团种类的不同，对具体的目标离子有很高的选择性。

目前的商业阴离子交换树脂大多是以聚苯乙烯为基材，其疏水性强，不利于水溶液中快速吸附金。而且此类吸附树脂吸附金后不易燃烧，且易产生废气等环境问题。纤维素及其衍生物来源丰富，价格低廉，由于含量大量的羟基基团，可以有效克服疏水性，且燃烧值高，是一种潜在的吸附树脂基材。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高选择性的金吸附树脂材料、制备方法及其应用。本发明操作简单、适合规模化生产；得到的金吸附树脂对金有很好的吸附性能，可用于电镀废水中金的回收和吸附分离水中的金分离工艺中。

本发明的金吸附树脂通过利用γ-射线或电子束引发环氧单体接枝聚合到基材表面，然后由含有环氧集团的高分子材料基材成分和含氨甲基吡啶，进行环氧基团开环反应后形成。本发明技术方案具体描述如下。

本发明提供一种高选择性金吸附树脂材料的制备方法，包括如下步骤：

1)对高分子基材进行表面改性，引入含环氧基的不饱和单体，制得吸附材料前驱体；

2)将步骤1)中得到的吸附材料前驱体和含氨基的吡啶化合物进行环氧基开环反应导入含氨基的吡啶环单体；

3)将步骤2)反应后得到的吸附材料用溶剂洗涤后，于真空干燥箱中烘干，得到金吸附树脂材料；其中：

步骤1)中，所述高分子基材选自结晶度为30％以上的纤维素及其衍生物、聚乙二醇、聚丙烯或聚酰胺中任一种；

步骤2)中，所述含氨基的吡啶化合物具有如下通式结构：n为1～5之间的整数，取代位置为2、3或4位取代。

本发明中，步骤1)中，所述高分子基材的形状为平均直径为30-800微米的规则或不规则的球状微粒；所述表面改性方法采用电离辐射技术或加入自由基引发剂接枝聚合进行处理。

本发明中，步骤1)中，所述电离辐射技术中采用60Coγ-射线、电子束或X射线，辐照剂量为10-250kGy；接枝聚合的接枝率为100％以上。

本发明中，步骤1)中，所述含环氧基的不饱和单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸羟丁基缩水甘油醚。

本发明中，步骤2)中，所述含氨基的吡啶化合物为2-氨甲基吡啶、3-氨甲基吡啶或4-氨甲基吡啶。

本发明中，步骤2)中，所述环氧基开环反应是在浓度为5-40wt％的含氨基的吡啶化合物的水溶液中进行，反应温度控制在50-85℃；所述含氨基的吡啶化合物的导入率为20％-30％。

本发明中，步骤3)中，所述的溶剂选自去离子水或乙醇中的一种或两种；步骤3)将洗涤后的吸附树脂在30～80℃的真空干燥箱中放置12～24h干燥。

本发明还提供通过上述制备方法获得的高选择性金吸附树脂材料，其具有式I所示的结构通式：

式I

式I中，n表示1～5的整数，取代位置为2、3或4位取代。

上述高选择性金吸附树脂金吸附树脂材料完全由C、H、O和N元素组成，其粒径在300～400μm之间，饱和吸附容量在315-537mg/g之间；溶胀率在15.78％-33.33％之间。

本发明进一步提供上述高选择性金吸附树脂材料在吸附分离水中的金分离工艺中的应用。其可以应用于铜镍矿和电镀废水中进行贵金属的回收。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：