《吸附與分離輕稀土離子的單寧螯合樹脂合成方法》是依託四川師範大學，由趙仕林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：吸附與分離輕稀土離子的單寧螯合樹脂合成方法
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：趙仕林
- 依託單位：四川師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於單寧是螯合金屬離子最強的天然產物之一和單寧A環易發生曼尼希反應（MR）的特性，以單寧作輕稀土離子（REn+）的吸附劑，用MR將單寧接枝於改性纖維素、氨基二氧化矽、交聯單寧等載體上，合成具有吸附、分離、純化稀土功能的系列單寧螯合樹脂；以REn+吸附容量和分配係數為據，對單寧種類、載量和接枝條件的最佳化進行系統研究，揭示其吸附的構效關係，熱動力學性質和多種REn+共存的競爭吸附規律，闡明吸附機理；以此建立內在調控吸附特性的樹脂合成方法；在此基礎上，進一步對單寧基上未被接枝占用的其他A環親核中心進行MR，引入羥胺、羧胺、伯二胺、硫胺等絡合基團，增加吸附位點，合成兩性陽離子樹脂；以分離度為據，對胺基種類、引入量、不同種類胺基複合的最佳化進行系統研究，以此建立吸附量大、選擇性高的樹脂合成方法。為稀土資源高效利用和清潔生產提供科學依據；並豐富材料合成方法學和稀土化學的理論與實踐。
結題摘要
基於縮合類單寧A環上6.8位親核活性中心，易於醛基和環氧基發生曼尼希縮合反應，是良好的接枝基團；而B環上的鄰位酚羥基易與金屬離子螯合，又是理想的金屬離子吸附劑；同時單寧來源豐富、價廉的特點，以天然植物單寧為原料，本項目合成了多種具有吸附、分離、純化稀土功能的系列單寧螯合樹脂。即：（1）苧麻纖維接枝楊梅單寧及其改性材料、苧麻纖維接枝落葉松單寧及其改性材料、苧麻纖維接枝石榴皮單寧材料。（2）以氨基化二氧化矽為載體，製備了二氧化矽楊梅單寧螯合樹脂、二氧化矽黑荊樹單寧螯合樹脂和二氧化矽（楊梅和黑荊樹）混合單寧螯合樹脂。（3）利用酚醛縮合反應和曼尼希反應製備了原位固化櫟木單寧吸附材料、苧麻纖維固化櫟木單寧吸附材料、NH2-SiO2固化櫟木單寧吸附材料。研究表明：吸附容量最大的為苧麻纖維接枝楊梅單寧，當稀土離子溶液初始濃度為8mmol/L時，在最佳的pH值與溫度環境下吸附劑的平衡吸附量可達La3+497.3mg/g、Ce3+431.3mg/g、Pr3+461.7mg/g、Nd3+477.8mg/g。其吸附表現為多分子層吸附，吸附規律可用Freundlich方程進行描述。在混合離子體系中，SiO2-BT、SiO2-BWT和SiO2-B&BWT表現出一定的吸附選擇性，特別是SiO2-BT對Pr3+和Nd3+的吸附量（C=6 mmol/L，pH=5.0，T=40 ℃）差值最大可達48.11 mg/g；在模擬富鑭稀土溶液的吸附中同樣存在一定的吸附選擇性，尤其是La3+和Ce3+之間。該結果可望為稀土離子的分離純化提供理論依據。利用固化單寧對尾礦浸取液進行吸附回收實驗得出效果最好的是NH2SiO2固化櫟木單寧，其對尾礦浸取液的吸附最大吸附率為78.04%。研究結果表明，該方法可以用於冕寧廢棄尾礦中稀土的回收利用。通過本項目的研究，已發表論文15篇，其中SCI收錄或源刊5篇，EI 收錄4篇，申請項國家發明專利1項。項目研究了單寧在輕稀土離子吸附與分離材料中的套用，所合成的固化單寧擁有豐富的自然資源作原料支撐，並具有典型的環境友好和對金屬離子吸附容量大的特點，不僅對稀土的吸附與分離稀土廢棄物資源化和金屬納米催化劑製備方面有重要套用，而且對大氣、水、土壤、重金屬等的污染預防與控制，亦將有廣闊的套用前景，對豐富稀土化學、材料學和環境友好化學的理論與實踐作出重要貢獻。
