[发明专利]一种基于生物质材料从氧化铝种分母液中富集提取镓的方法

说明书

本发明公开了一种基于生物质材料从氧化铝种分母液中富集提取镓的方法，该方法包括：以生物质材料为吸附剂，所述生物质材料为柿子皮经离子印迹技术改性而得到的柿子皮基印迹复合材料；将所述柿子皮基印迹复合材料装入两级动态吸附柱中，分别经镓提取动态吸附柱1、镓富集动态吸附柱2对氧化铝种分母液中镓的选择性吸附和解吸而得到富镓电解原液。本发明以废弃生物质柿子皮为材料，经过表面离子印迹修饰改性而得到吸附剂，通过吸附剂表面的镓离子特异性识别位点实现对氧化铝种分母液中镓的选择性提取，具有镓富集成本低、效率高等优点，具有良好的经济效益和环境效益。

技术领域

本发明涉及一种镓提取富集方法，具体涉及一种基于生物质材料从氧化铝种分母液中富集提取镓的方法。

背景技术

镓是一种重要的稀散金属，已成为国防、航空航天、医药工业、通讯电子等领域新技术开发的重要支撑材料。镓的含量少且分布相对分散，与其他金属元素以伴生矿的形式存在。由于痕量伴生关系，镓资源的富集提取水平较低，镓产量得不到提高，未来20-30年内将会出现严重短缺。在镓的富集提取过程中，约90％的原生镓是从氧化铝生产过程中提取。在氧化铝种分母液中镓的含量仅为150-250mg/L，而铝的含量为镓的100倍，镓在氧化铝种分母液中的低浓度使得镓的高效富集成为难点。

树脂吸附法是目前国内外常用的镓富集方法，通过树脂上特定螯合基团的定制实现镓的富集提取。但在复杂混合体系中，共存离子铝与镓为同主族元素，性质相似，树脂表面螯合基团与高浓度铝的络合配位而影响镓的选择性吸附效能，同时，高浓度导致Al(OH)₃晶体析出而对吸附层的堵塞使树脂的循环性能差，使得镓的富集提取成本增加。氧化铝种分母液中镓提取过程的低选择性-高成本成为制约其富集提取的主要技术瓶颈。柿子皮是在生产干柿子和柿饼过程中产生的一种生物质废弃物，其中含有丰富的柿单宁，以儿茶酚和邻苯三酚基团的复杂多酚物质为主。柿单宁可与金属离子发生离子交换或络合反应，从而实现特定金属离子从溶液中的选择性回收。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于生物质材料从氧化铝种分母液中富集提取镓的方法，以解决镓提取过程中成本高、吸附选择性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于生物质材料从氧化铝种分母液中富集提取镓的方法，所述的生物质材料为柿子皮经离子印迹技术改性而得到的柿子皮基印迹复合材料；将得到的柿子皮基印迹复合材料装入两级动态吸附柱中，分别经镓提取动态吸附柱1、镓富集动态吸附柱2对氧化铝种分母液中镓的选择性吸附和解吸而得到富镓电解原液。

进一步地，所述生物质材料的制备过程为：先将粒度小于74μm的干燥柿子皮与浓度为0.01-0.05mol/L的GaCl₃溶液混合，在室温下均匀搅拌2-4h，使溶液中的Ga³⁺与柿子皮表面的柿单宁螯合完全；再向混合溶液中添加交联剂戊二醛，在50-70℃水浴下搅拌12-36h进行剩余羟基与醛基的羟醛缩合反应；所得产物经去离子水洗涤、酸浸泡、干燥后即得到生物质材料。

进一步地，吸附柱对镓的选择性吸附和解吸的步骤包括：

(1)将柿子皮基印迹复合材料分别装入镓提取动态吸附柱1和镓富集动态吸附柱2中，使含有镓的氧化铝种分母液流过镓提取动态吸附柱1，当镓提取动态吸附柱1出口镓浓度与氧化铝母液中镓浓度基本相同时，即镓提取动态吸附柱1达到吸附饱和，停止吸附；

(2)用泵将预先配制好的酸溶液顺向流经步骤(1)的镓提取动态吸附柱1，当镓提取动态吸附柱1的流出液中镓含量小于10mg/L，停止洗脱，水洗至出口pH为5-7，进行重复吸附操作，得到酸性解吸液；

(3)采用盐酸调整步骤(2)得到的酸性解吸液的酸浓度为3-7mol/L，使酸性解吸液流经镓富集动态吸附柱2，当镓富集动态吸附柱2的进出口镓浓度相同时，停止吸附；