[发明专利]一种用于金回收的聚酰亚胺二肟膜的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种用于金回收的聚酰亚胺二肟膜的制备方法及应用。所述方法包括以下步骤：制备聚酰亚胺二肟前驱体溶液；进行加热并搅拌，离心后得到完全肟化的聚酰亚胺二肟上清液；室温下，将聚酰亚胺二肟溶液通过自动进样器匀速地滴加到去离子水中，立刻得到规则圆形的聚酰亚胺二肟膜。所述方法制备的聚酰亚胺二肟膜在回收电子废弃物中金的应用。本发明使用成本低廉的聚丙烯腈为主体，通过完全肟化作用及创新性地利用其疏水性，在室温下简单滴加即可瞬间得到圆形膜，制备快速简单且易于大批量生产。此外，膜可高效、快速、选择性地回收电子废物中的金，这为后续相关实际电子废物吸附剂的设计和制备提供了一个新的思路。

技术领域

本发明涉及电子废物中金的吸附回收领域，尤其涉及一种用于金回收的聚酰亚胺二肟膜的制备方法及应用。

背景技术

随着现代科技的迅猛发展，电子设备被更加广泛密切地应用于人类的生产生活，随之而来的是更多的电子废物，由于没有科学合理的处理方法，大多被当作垃圾填埋，这不仅浪费了稀缺资源，电子废物中的其他重金属也会对环境造成危害，因此对电子废物中贵金属的高效提取回收再利用成为当务之急。目前比较常用的方法有(1)高温冶金工艺，金属通过高温熔化提取。但此法不仅消耗大量能源，缺少选择性，还会产生有害废物。(2)湿法冶金工艺，通过王水硫脲或氰化物溶解并浸出电子废物中的贵金属。此法成本低，操作简单并且具有一定的选择性，但需要优异的吸附剂才能解决较慢的浸出吸附动力学问题。(3)生物冶金工艺，具有较高的选择性和可持续性，但机理分析尚不明确，仍处于起步阶段，难以工业化应用。因此，从电子废物混合溶液中采用吸附，胶结，萃取和离子交换等技术高效提取贵金属是一种较为理想的能够以低成本易操作并有工业化应用潜力的方法。其中吸附法因操作简便，吸附速率块，可规模性处理废物被认为是最有前景的回收方法。

在与贵金属特异性结合方面，一些包含特别官能团的吸附剂被开发由于官能团N和S与贵金属的高亲和力。例如，通过将咪唑修饰在介孔二氧化硅上后与N,N-二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯共价连接得的纤维、通过将硫脲修饰在多孔芳香骨架上得到的PAF-1。除了聚合物外，含氮的金属有机骨架，如铁基金属骨架/聚多巴胺和氨基修饰的锆基金属骨架材料也用于贵金属回收。以上吸附剂虽然具有选择性，但通过负载、修饰后有效官能团占比下降，吸附效率降低。除选择性外，还需考虑对贵金属的吸附速率，大多数报道从吸附剂的微观结构入手，含螯合官能团的具有多孔结构的聚合物因其暴露更多的活性位点和超快的传输通道提供了更优异的吸附性能和更快的吸附动力学，但此类吸附剂多为粉末形式不利于循环利用。因此，设计一种含多功能吸附基团的三维分层多孔聚合物膜类吸附剂对贵金属回收利用具有重要现实意义。

聚丙烯腈因其疏水性和易于静电纺丝被广泛用作聚合物膜基体。由于聚丙烯腈中丁腈基团富含电子，例如电纺聚丙烯腈纳米纤维膜可快速回收贵金属。具有较高的含氮量和优异的多齿配体结构。例如聚酰亚胺二肟纳米纤维等。但其对贵金属的处理却是空白。不仅如此，为了将聚酰亚胺二肟修饰结合为可使用的形式后，其主要功能性偕胺肟基有效结合位点降低，致密性使得重金属离子难以渗透造成缓慢的吸附动力学，在实际应用中具有较大的阻碍和较低的效率。同时制备条件复杂如静电纺丝和辐照接枝中使用到昂贵的设备和复杂的操作流程。

首次提出了一种简单迅速可大批量制备三维分层多孔聚酰亚胺二肟膜的方法，并将获得的聚酰亚胺二肟膜首次用于提取回收电子废物中贵金属。巧妙地运用了利用偕胺肟基功能化聚合物的相对疏水性，使用自动进样器将聚酰亚胺二肟溶液滴入水中，可立即得到规则圆薄膜。经过水冲洗后得到三维多孔结构，柔韧性和强度得到很好的保持，不仅避免了伴随胺基肟化处理的变性，有利于多次洗脱重复利用，同时特殊的三维多孔分层结构增加了反应位点，极大地提升了吸附效率，薄膜结构显著提升了吸附动力学。对实际电子废物中的贵金属如金，铂，钯等均具有优异的回收效果，其中对金的回收效率最高。

发明内容