基本信息
- 项目名称：
- 新颖螯合树脂的合成及其在贵金属回收中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以交联氯甲基聚苯乙烯树脂为母体，引入N、N-S型杂环配体，合成新颖螯合树脂，并用红外光谱、元素分析等手段对合成的新颖树脂进行表征，确定合成的最佳工艺；探讨新颖树脂对贵金属的吸附性能；筛选出性能优良的螯合树脂并研究其在贵金属回收中的应用。
- 详细介绍：
- 以交联氯甲基聚苯乙烯树脂为母体，引入N、N-S型杂环配体，合成5-ATMDR、2-ATAR、4-APR三种新颖螯合树脂，并用红外光谱、元素分析等手段对合成的新颖树脂进行表征，确定合成的最佳工艺条件。 利用静态和动态吸附法研究树脂对贵金属离子的吸附性能。分析pH值、温度、初始金属离子浓度等因素对吸附性能的影响；通过等温吸附曲线模型、吸附动力学模型对树脂的等温吸附及吸附动力学进行探讨；通过IR、TGA、SEM、EDS对树脂的吸附行为进行表征，为树脂的筛选和应用研究提供理论基础。 将筛选出的树脂应用于贵金属的回收，如模拟电镀含金废水以及废催化剂中贵金属的回收。
作品图片
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 研究目的：以氯甲基化聚苯乙烯为母体，与含N、N-S型杂环配体发生亲核反应来制备新颖螯合树脂；探讨新颖树脂对贵金属的吸附性能；筛选出性能优良的螯合树脂并研究其在贵金属回收中的应用。 基本思路：合成三种新颖的螯合树脂→研究树脂的静态吸附性能→研究吸附机理→研究动态吸附性能→研究新颖螯合树脂在贵金属回收中的应用。
科学性、先进性及独特之处
- 作品科学性：所用配体虽然是新颖配体，但所用反应为傅克反应，符合化学规律。 作品先进性：对新颖螯合树脂吸附性能的研究，结果表明该树脂与同类产品相比，具有选择性好、吸附容量大，解吸率高、再生性强等优点。 作品独特之处： 1.先用理论分析筛选出潜在的优势杂环配体，指导合成新颖螯合树脂，提高了效率，避免盲目性。 2.用最简单的反应合成了具有较大应用价值的新颖螯合树脂
应用价值和现实意义
- (1)以交联氯甲基聚苯乙烯树脂为母体，引入杂环配体，合成新颖螯合树脂，并用红外光谱、元素分析等手段表征，确定合成的最佳工艺条件。 (2)研究树脂对贵金属离子的吸附性能。分析pH值、温度、初始金属离子浓度等因素对吸附性能的影响；通过模型拟合进行探讨；通过IR、TGA、SEM、EDS对树脂的吸附行为进行表征，为树脂的筛选和应用研究提供理论基础。 (3)将筛选出的树脂应用于贵金属的回收。
学术论文摘要
- 贵金属的分离、富集和回收是具有重大经济价值的研究课题。 本文以交联氯甲基化聚苯乙烯为母体，与含N、N-S的配体发生亲核反应制备了2-ATAR，5-ATMDR 和4-APR三种螯合树脂。在综述了国内外有关螯合树脂的合成及性能研究方面的进展的基础上，以建立贵金属选择性富集回收新方法为目的，合成了几种螯合树脂并对其合成条件及选择吸附性能进行了系统研究，据此提出了一种通过选择性吸附从“二次资源”中回收贵金属的方法。结果表明：2-ATAR、5-ATMDR对Au3+的静态吸附量分别为498.74mg/g和466.52mg/g，4-APR对Pd2+的静态吸附量为323.56mg/g，树脂对贵金属的吸附符合一级动力学模型，吸附过程是化学吸附和物理吸附共同作用的结果。动态吸附研究表明：5-ATMDR、2-ATAR对Au3+的吸附量分别为492.74mg/g和481.53mg/g，4-APR对Pd2+的吸附量为336.19mg/g，动态吸附符合Thomas方程。具有显著的选择性和优异的吸附性能。用相应解吸剂均能完全解吸，且树脂的重复使用性能良好，可用于中小企业中贵金属的富集回收。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]巢亚军,熊长芳,朱超. 废工业催化剂回收技术进展[ J ]. 工业催化, 2006, 14 (2) : 64 - 65. [2] 黄怀国.二次资源的黄金回收[J].黄金，2007，28（8）：52- 55. [3] 黄章杰,谢明进,陈景.2-乙基己基辛基硫醚树脂固相萃取钯的研究[J].无机化学学报,2009,25(9):1519~1525 [4] 周小华.新型硫脲螯合树脂对金(Ⅲ)吸附性能的研究[J].贵金属, 2010,31(1):29-32 [5] Mustafa Tuzen，Kadriye O.Saygi，Mustafa Soylak.Novel solid phase extraction procedure for gold(III) on Dowex M 4195 prior to its flame atomic absorption spectrometric determination.[J] Journal of Hazardous Materials 156 (2008) 591–595. [6] XIONG C H, YAO C P. Study on the adsorption of cadmium(II) from aqueous solution by D152 resin[J]. J. Hazard. Mater., 2009, 166: 815–820. [7] XIONG C H, YAO C P, WU X M. Adsorption of rhenium(VII) on 4-amino-1,2,4-triazole resin[J]. Hydrometallurgy, 2008, 90: 221–226. [8] Zbigniew Hubicki,AnnaWolowicz. A comparative study of chelating and cationic ion exchange resins for the removalof palladium ( II) comp lexes from acidic chloride media[J]. Journal of Hazardous Materials, 2009, 164 (2 /3 ):1414-1419.
同类课题研究水平概述
- 配位原子为杂环的螯合树脂的研究进展 大孔型聚氯乙烯(PVC)是合成多胺型螯合树脂的常见原料，其来源广泛，价廉易得。常希俊等曾报道了以PVC为原料合成的丙烯酞胺肟型等螯合树脂在富集分离微量元素方面的应用。该类树脂能够定量富集金、锡、镍、锡、钒、镓、钛、铜、锌、钴、铬、铂、碲、汞、铅、铟、铍、钇、钯、镧、锰等金属离子，吸附离子后的树脂可用硫脲—盐酸溶液洗脱回收，其回收率均在92.5-100%之间。 Heikki Leinonen等人合成了含亚胺二乙酸基的螯合树脂Chelex 100，并应用于吸附痕量镍，吸附量可达2.15 mmo1/g。 陆妙龙等曾以不经甲基化步骤的“直接胺化—氯乙酸化”合成法制得售价低，性能良好的IDA螯合树脂，该类树脂对二价金属离子具有高度的选择性，即使在大量一价金属离子的存在下，也能有效地吸附二价金属离子。其对金属离子的选择顺序为： Cu2+>>Pb2+>Fe3+>A13+>Ni2+>Zn2+>Co2+>Cd2+>Fe2+>Ba2+>Ca2+>Na+
