一种磁固相萃取剂及其制备方法、应用技术

本发明专利技术涉及一种磁固相萃取剂及其制备方法、应用，以四氧化三铁纳米粒子为磁核，以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，聚合得到环氧基磁球，然后通过开环反应修饰上L‑Cys，制备得到磁固相萃取剂。磁固相萃取剂表面含有大量的氨基和羧基，增强了对铜离子的选择性，基于磁球的强顺磁性，在外加磁场作用下，实现吸附了铜离子的磁球与废液的快速相分离，大大缩短了废液处理的时间。磁固相萃取剂具有吸附容量大，选择性高，磁性强，无有机溶剂消耗的优点，通过磁固相萃取剂处理铜酸废水，简化萃取工艺流程，提高铜离子萃取工艺效率，减少有机溶剂对环境和人体的危害。

【技术实现步骤摘要】
一种磁固相萃取剂及其制备方法、应用
本专利技术具体涉及一种磁固相萃取剂及其制备方法、应用。
技术介绍
在TFT湿蚀刻工艺过程中，蚀刻液中铜离子的浓度在不断升高，达到寿命终点变为废液。目前，废液一般由环保公司回收加工成硫酸铜。通常采用的是液液萃取的方式：在萃取相中包含铜离子螯合剂，可将铜离子从废液中萃取出来，再经过硫酸反萃取再生，最后经电沉积或置换的方式得到金属铜。在上述工艺中有些不足：一是需要萃取剂槽，萃取反应槽和反萃取槽三个单元；二是在萃取过程中混合接触需要较大的机械搅动力；三是液液萃取动力学较慢，相分离耗时长，反萃取动力学慢；四是需要消耗大量有机溶剂，于人体健康，于环境都不利。为此，需要寻求一种高效快捷的铜离子处理方法。其中磁固相萃取剂基于磁纳米粒子的高比表面积，强顺磁性，能够实现废液中的大量铜离子的快速吸附解吸和相分离。因此，需要寻求一种高效的磁固相萃取剂以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁固相萃取剂及其制备方法、应用，其能够解决现有的铜酸废液回收中存在的显示器存在的需要萃取剂槽、萃取反应槽以及反萃取槽三个单元；需要较大的机械搅动力；液液萃取动力学较慢，相分离耗时长，反萃取动力学慢；需要消耗大量有机溶剂，不利于人体健康，不利于于环境都不利等问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种磁固相萃取剂，其包括：Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子，其化学结构式包括：进一步的，其中所述磁固相萃取剂的制备原料包括：磁核、单体、交联剂以及功能试剂。进一步的，其中所述磁核包括四氧化三铁纳米粒子，所述单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述交联剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯。进一步的，其中所述功能试剂包括Cys。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种磁固相萃取剂的制备方法，其包括以下步骤：Fe3O4@SiO2磁纳米粒子的制备步骤；Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子的合成步骤；Fe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子的合成步骤；以及Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子的合成步骤。进一步的，其中所述Fe3O4@SiO2磁纳米粒子的制备步骤具体包括：将10-12g氯化铁和3.5-5g氯化亚铁溶解在150-250mL高纯水中，得到第一混合物；在氮气保护下，搅拌加热所述第一混合物至80-90℃；向所述第一混合物中加入30％NH3·H2O，反应0.4-0.6h，得到Fe3O4纳米粒子，采用高纯水和乙醇将所述Fe3O4纳米粒子进行洗涤处理，最后用高纯水保存所述Fe3O4纳米粒子；将所述Fe3O4纳米粒子投入含乙醇和水的第二混合物中，得到第三混合物；向所述第三混合物中加入四乙氧基硅烷和30％NH3·H2O，搅拌反应11-13h，得到Fe3O4@SiO2磁纳米粒子，采用高纯水和乙醇将所述Fe3O4@SiO2磁纳米粒子进行洗涤处理，最后用高纯水保存所述Fe3O4@SiO2磁纳米粒子。进一步的，其中所述Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子的合成步骤具体包括：将0.5-1.5gFe3O4@SiO2磁纳米粒子分散至75-125mL乙醇和35-65mL纯水中，得到第四混合物；向所述第四混合物中加入2-4mL30％NH3·H2O，并调节pH值至9-10，得到第五混合物；向所述第五混合物中加入1.5-2.5gKH-570，在35-45℃下反应约11-13h，得到Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子，将所述Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子降至室温后，采用高纯水和乙醇将所述Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子进行洗涤处理，最后将Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子进行烘干处理。进一步的，其中所述Fe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子的合成步骤具体包括：将400-500mgFe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子分散于35-65mL二甲基甲酰胺中，得到第六混合物；向所述第六混合物中加入1.5-2.5g甲基丙烯酸缩水甘油酯和0.35-0.65g二甲基丙烯酸乙二醇酯，得到第七混合物，将所述第七混合物放入超声仪中分散25-35min，得到分散液；将所述分散液转移至75-125mL的三口烧瓶中，在氩气保护下搅拌升温至50-70℃，得到第八混合物；向所述第八混合物中加入90-150mg偶氮二异丁腈，升温至75-85℃，反应2.5-3.5h，得到Fe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子，将所述Fe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子降至室温后，采用乙醇将所述Fe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子进行洗涤处理，最后将Fe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子进行烘干处理。进一步的，其中所述Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子的合成步骤具体包括：将400-500mgFe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子分散至35-65mL乙醇中，得到第九混合物；向所述第九混合物中加入6-10mL三乙胺，在氩气保护下加入约1.5-2.5gL-Cys，反应2-4h，得到Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子，采用乙醇将所述Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子进行洗涤处理，最后用乙醇保存所述Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种本专利技术所涉及的磁固相萃取剂的应用，其包括：用于废水中金属离子的回收。本专利技术的优点是：本专利技术涉及一种磁固相萃取剂及其制备方法、应用，以四氧化三铁纳米粒子为磁核，以甲基丙烯酸缩水甘油酯为单体，二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，聚合得到环氧基磁球，然后通过开环反应修饰上L-Cys，制备得到磁固相萃取剂。磁固相萃取剂表面含有大量的氨基和羧基，增强了对铜离子的选择性，基于磁球的强顺磁性，在外加磁场作用下，实现吸附了铜离子的磁球与废液的快速相分离，大大缩短了废液处理的时间。磁固相萃取剂具有吸附容量大，选择性高，磁性强，无有机溶剂消耗的优点，通过磁固相萃取剂处理铜酸废水，简化萃取工艺流程，提高铜离子萃取工艺效率，减少有机溶剂对环境和人体的危害。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为磁固相萃取剂的萃取示意图。图2为Fe3O4@SiO2磁纳米粒子合成示意图。图3为Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子合成示意图。图4为Fe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子合成示意图。图5为Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子合成示意图。图6为磁固相萃取剂萃取工厂铜酸废水铜离子工艺流程图。图中部件标识如下：1、铜酸溶液铜离子2、铜离子3、Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子4、电磁系统5、解吸剂具体实施方式以下结合说明书附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁固相萃取剂，其特征在于，包括：/nFe

【技术特征摘要】
1.一种磁固相萃取剂，其特征在于，包括：
Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子，其化学结构式包括：





2.根据权利要求1所述的磁固相萃取剂，其特征在于，其制备原料包括：
磁核、单体、交联剂以及功能试剂。


3.根据权利要求2所述的磁固相萃取剂，其特征在于，所述磁核包括四氧化三铁纳米粒子，所述单体包括甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述交联剂包括二甲基丙烯酸乙二醇酯。


4.根据权利要求2所述的磁固相萃取剂，其特征在于，所述功能试剂包括Cys。


5.一种磁固相萃取剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
Fe3O4@SiO2磁纳米粒子的制备步骤；
Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子的合成步骤；
Fe3O4@SiO2@GMA磁纳米粒子的合成步骤；以及
Fe3O4@SiO2@GMA-Cys磁纳米粒子的合成步骤。


6.根据权利要求5所述的磁固相萃取剂的制备方法，其特征在于，所述Fe3O4@SiO2磁纳米粒子的制备步骤具体包括：
将10-12g氯化铁和3.5-5g氯化亚铁溶解在150-250mL高纯水中，得到第一混合物；
在氮气保护下，搅拌加热所述第一混合物至80-90℃；
向所述第一混合物中加入30％NH3·H2O，反应0.4-0.6h，得到Fe3O4纳米粒子，采用高纯水和乙醇将所述Fe3O4纳米粒子进行洗涤处理，最后用高纯水保存所述Fe3O4纳米粒子；
将所述Fe3O4纳米粒子投入含乙醇和水的第二混合物中，得到第三混合物；
向所述第三混合物中加入四乙氧基硅烷和30％NH3·H2O，搅拌反应11-13h，得到Fe3O4@SiO2磁纳米粒子，采用高纯水和乙醇将所述Fe3O4@SiO2磁纳米粒子进行洗涤处理，最后用高纯水保存所述Fe3O4@SiO2磁纳米粒子。


7.根据权利要求5所述的磁固相萃取剂的制备方法，其特征在于，所述Fe3O4@SiO2@KH-570磁纳米粒子的合成步骤具体包括：
将0.5-1.5gFe3O4@SiO2磁纳米粒子分散至75-125mL乙醇和35-65mL纯水中，得到第四混合物；
向所述第四混合物中加入2-4m...

【专利技术属性】
技术研发人员：何毅烽，
申请(专利权)人：TCL华星光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44