本发明专利技术属于湿法冶金领域，提供一种金离子的选择性分离方法，将Fe3O4/SiO2/cPPyTh磁性纳米复合物加入到含金离子的水溶液中，室温下充分搅拌混合，磁分离，得吸附金离子的磁性纳米复合物；再将所得吸附金离子的磁性纳米复合物加入到硫脲和盐酸的混合溶液中，室温下搅拌洗脱磁性纳米复合物表面吸附的金离子即可。单位平衡吸附量高，达816.3mg/g；分离效率高，5min之内的吸附量达496.7mg/g；室温条件下对金离子的吸附能够自发进行；在多种干扰离子(Mg2+、Cu2+、Zn2+、As5+、Cd2+和Pb2+)共存的情况下，相对于每一种干扰离子，Fe3O4/SiO2/cPPyTh对金离子的平均吸附选择性均高于4；重复利用性好，连续使用5次后，对金离子的吸附率/回收率达93.3％/92.3％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种金离子的选择性分离方法，具体涉及一种磁性纳米复合物对金离子的选择性分离，属于湿法冶金领域。
技术介绍
作为贵金属之一，金被广泛用于催化、电子、传感、锂电池及药物等领域(Chem.Soc.Rev.41(2012)2740–2779.)；但是，在金的应用过程中，以离子形式泄露到环境中的金物种，不仅会造成金资源的浪费，也会对人类健康造成威胁(Biochem.Biophys.Res.Commun.397(2010)226–231.)。为了从含金工业废水、电子垃圾以及冶金材料中回收金物种，人们发展了多种方法，如液-液萃取法、膜分离法、还原-沉淀法、离子交换法和固相萃取法等(J.Mater.Chem.A3(2015)1666–1674.)。其中，固相萃取特别是与磁分离相结合的固相萃取技术，以其简单、快速、高效的优点，被广泛用于从溶液中分离、回收金物种。将固相萃取和磁分离相结合用于分离、回收金物种，不仅需要考虑磁性吸附剂的吸附性能，而且需要考虑其磁性能。此外，由于金离子的固相萃取通常是在酸性溶液中进行的，还要考虑磁性吸附剂的耐酸性。为了提高吸附剂的吸附性能，目前文献的普遍做法是，利用耦合化学反应，使多齿配体与基底材料表面官能团之间形成化学键，从而将配体固定于基底表面；利用配体多齿之间的螯合或协同作用，提高对金属离子的吸附能力(Chem.Eng.J.226(2013)300–311；J.Ind.Eng.Chem.20(2014)379–390.)。CN104785212A公开了一种以生物质废弃物为原料经过硫脲修饰，制备成生物质吸附剂，用于从水溶液中高容量吸附并回收金的方法。其步骤为：用NaOH将生物质废弃物活化后，在NaIO4作用下将其选择性氧化成带有双醛官能团的生物质废弃物，再通过醛基与氨基硫脲中氨基的schiff反应引入硫脲基团，从而制备出硫脲修饰的生物质吸附剂。将制得的生物质吸附剂，以一定固液比加入到被吸附的金溶液中，振荡一段时间后，固液分离，负载了金的生物质吸附剂用酸性硫脲盐酸溶液以解吸金，也可将负载高浓度金的生物质吸附剂焙烧，生物质吸附剂分解即得单质金。CN104789774A公开了一种利用还原与吸附耦合选择性回收水溶液中金的方法，将吸附剂按照一定的固液比加入到含金溶液中，并加入一定浓度的氨基酸还原剂，振荡10min～48h后，固液分离，负载了金的吸附剂用硫脲盐酸溶液洗脱实现金的完全解吸，解吸后的吸附剂用1M的NaOH再生后可实现循环使用，也可将负载了金的吸附剂在400～600℃焙烧，吸附剂分解即得单质金。但是，利用耦合化学反应对吸附剂表面进行化学修饰的做法，存在如下缺点：耦合化学反应的时间较长，吸附材料的合成步骤繁琐。常见的导电聚合物，如聚苯胺(PANI)、聚吡咯(PPy)和聚噻吩(PTh)，是一类含杂原子的聚合物；将其与Fe3O4复合制备的磁性复合材料，被广泛用于金属离子的吸附、分离(CN104324706A；Microchim Acta 181(2014)543–551；Chem.Eng.J.280(2015)197–205.)。然而，由单一导电聚合物与Fe3O4复合制备的磁性复合物，其表面主要含有一种杂原子，如N或S。表面含单一N或S官能团的磁性吸附剂对金离子的单位吸附量并不高(一般不超过200mg/g)，而表面N,O-共存(Chem.Eng.J.283(2016)504–513)或N,S-共存的(Ind.Eng.Chem.Res.53(2014)2441-2448.)的吸附剂对金离子的单位吸附量相对较高。CN104324706A合成了一类表面含N的导电聚合物基磁性纳米复合物(Fe3O4/PANI和Fe3O4/PPy)，并将之用于银离子的选择性吸附；但是，该类磁性纳米复合物的耐酸性较差，这可能是由于导电聚合物对磁核包被不完全造成的，这限制了该类磁性纳米复合物在酸性溶液中的应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种金离子的选择性分离方法；具体而言，提供一种利用磁性纳米复合物对金离子的选择性分离方法，将耐酸性好、表面含N含S的多壳式结构的新型磁性纳米复合物用于对金离子的选择性分离。关于磁性吸附材料的磁性能，一般是希望材料在具有较高磁饱和值的前提下具有超顺磁性，以使吸附剂在外加磁场作用下能够快速从溶液中分离或重新均匀分散至溶液中(CN104324706A；Chem.Eng.J.280(2015)197–205.)。磁性吸附材料的磁性组分一般为四氧化三铁(Fe3O4)，原因是Fe3O4磁响应性高、价廉易得。为了防止Fe3O4在酸性溶液中溶解而降低磁性或影响磁性吸附剂的重复利用性，通常是采用耐酸蚀组分包覆磁性组分的方式将吸附剂做成磁性组分在内、非磁性组分在外的核–壳式结构。此外，吸附剂的比表面积是影响其吸附效果的关键因素，较大的比表面能够提供较多的活性吸附位，这有利于金属离子的吸附、分离(CN104324706A)。鉴于此，比较理想的金物种磁性吸附剂应该具有如下特点：合成简单、较高的磁响应性、超顺磁性、核–壳式结构、较大的比表面积及含多种配位原子的功能化表面，上述特点不仅能够保证磁性吸附剂对金物种具有较高的单位吸附量，而且有利于吸附剂从溶液中快速分离，提高对金离子的分离效率。然而到目前为止，具有上述特点的磁性吸附剂，文献中鲜有报道。本专利技术提供一种金离子的选择性分离方法，其特征在于：使用吡咯和噻吩共聚物(cPPyTh)包被Fe3O4/SiO2的磁性纳米复合物Fe3O4/SiO2/cPPyTh。优选的，所述吡咯和噻吩共聚物(cPPyTh)包被Fe3O4/SiO2的磁性纳米复合物Fe3O4/SiO2/cPPyTh具有多壳式结构、Fe3O4/SiO2分散在吡咯和噻吩共聚物(cPPyTh)基底上。优选的，所述Fe3O4/SiO2/cPPyTh磁性纳米复合物的XPS谱图显示其电子结合能：C 1s 284～292eV，N1s 399～402eV，O 1s 530～534eV，S 2p 163～169eV，Si 2p 101～106eV，Fe 2p 706～726eV；红外光谱特征峰为1564,1479,1206,932,618,575cm–1，其中1564,1479,1206,932,618对应cPPyTh的特征吸收，575cm–1对应Fe3O4的特征吸收。此外，二氧化硅的吸收峰在1097、967、468cm–1。室温下Fe3O4/SiO2/cPPyTh的磁饱和值为19～25emu/g，剩磁为0.8～2.5emu/g，矫顽力为20～49Oe。Fe3O4晶核的平均尺寸为28～30nm。优选的，所述磁性纳米复合物中，cPPyTh的质量与Fe3O4/SiO2的质量比为(0.5～2):1；该范围包括了归属于其中任何具体比值，例如0.5：1、0.7：1、0.9：1、1：1、1.2：1、1.4：1、1.5：1、1.6：1、1.8：1或2：1，也包括了这些具体点值中任何两个点值所构成的数值范围。Fe3O4/SiO2中Fe3O4与SiO2的质量比为(3～1.5):1。该范围包括了归属于其中任何具体比值，例如3：1、2.8：1、2.5：1、2.2：1、2：1、1.8本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种金离子的选择性分离方法，其特征在于：使用吡咯和噻吩共聚物(cPPyTh)包被Fe3O4/SiO2的磁性纳米复合物Fe3O4/SiO2/cPPyTh。
【技术特征摘要】
1.一种金离子的选择性分离方法，其特征在于：使用吡咯和噻吩共聚物(cPPyTh)包被Fe3O4/SiO2的磁性纳米复合物Fe3O4/SiO2/cPPyTh。2.如权利要求1所述的金离子的选择性分离方法，其特征在于：所述吡咯和噻吩共聚物(cPPyTh)包被Fe3O4/SiO2的磁性纳米复合物Fe3O4/SiO2/cPPyTh具有多壳式结构、Fe3O4/SiO2分散在吡咯和噻吩共聚物(cPPyTh)基底上；所述Fe3O4/SiO2/cPPyTh磁性纳米复合物的XPS谱图显示其电子结合能：C 1s 284～292eV，N1s 399～402eV，O 1s 530～534eV，S 2p 163～169eV，Si 2p 101～106eV，Fe 2p 706～726eV；红外光谱特征峰为1564,1479,1206,932,618,575cm–1，其中1564,1479,1206,932,618对应cPPyTh的特征吸收，575cm–1对应Fe3O4的特征吸收。此外，二氧化硅的吸收峰在1097、967、468cm–1。室温下Fe3O4/SiO2/cPPyTh的磁饱和值为19～25emu/g，剩磁为0.8～2.5emu/g，矫顽力为20～49Oe。Fe3O4晶核的平均尺寸为28～30nm。3.如权利要求1或2所述的金离子的选择性分离方法，其特征在于：所述磁性纳米复合物中，cPPyTh的质量与Fe3O4/SiO2的质量比为(0.5～2)：1；Fe3O4/SiO2中Fe3O4与SiO2的质量比为(3～1.5)：1；所述吡咯和噻吩共聚物(cPPyTh)，由吡咯与噻吩按照物质的量之比为(0.5～2)：1共聚得到；吡咯和噻吩的质量和与Fe3O4/SiO2的质量比为(1～2):1；Fe3O4/SiO2中Fe3O4与SiO2的质量比为(3～1.5):1；所述吡咯和噻吩共聚物，吡咯与噻吩的物质的量之比为(0.5～2):1。4.如权利要求1～3任一项所述的磁性纳米复合物对金离子的选择性分离方法，包括下列步骤：(1)将磁性纳米复合物加入到含金离子的水溶液中，室温下充分搅拌混合，磁分离，得吸附金离子的磁性纳米复合物；(2)将步骤(1)中所得吸附金离子的磁性纳米复合物加入到硫脲和盐酸的混合溶液中，室温下搅拌洗脱磁性纳米复合物表面吸附的金离子，即可。5.如权利要求4所述的金离子的选择性分离方法，其特征在于：所述步骤(1)中，磁性纳米复合物的质量与含金离子溶液的体积之比大于等于0.1g/L。优选的，所述步骤(1)中，磁性纳米复合物的质量与含金离子溶液的体积之比为0.1～1.0g/L。更优选的，磁性纳米复合物的质量与含金离子溶液的体积之比为0.2～0.8g/L。6.如权利要求4或5所述的金离子的选择性分离方法，其特征在于：所述步骤(1)中，充分搅拌条件为80～150r/min搅拌2～6h。7.如权利要求4～6任一项所述的金离子的选择性分离方法，其特征在于：所述步骤(2)中硫脲和盐酸的混合溶液，其中硫脲的浓度...
【专利技术属性】
技术研发人员：班青，盖利刚，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。