本發明專利技術公開了一種利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，包括如下步驟：將吸附劑與含有多種金屬離子的硝酸鹽溶液混合，硝酸鹽溶液中的鈀離子被吸附劑吸附分離，所述吸附劑由如結構式(I)所示的化合物負載在載體上制成。每g吸附劑與20～30mL硝酸鹽溶液混合。所述載體為中等極性大孔樹脂。硝酸鹽溶液中，硝酸的濃度為0.4～8M。本發明專利技術利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法在使用過程中，不需要添加其他有機化合物，選擇性好，分離速度快，操作簡單，易于推廣。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鈀元素分離
，具體涉及一種利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法。
技術介紹
貴金屬鈀具有特殊的結構，對氫氣和氧氣有特殊的吸附能力，因此，在工業催化領域占有無法取代的地位。鈀除了具有優良的催化活性之外，在很寬的溫度范圍內能保持化學惰性且具有熔點高、耐摩擦、耐腐蝕、延展性強、熱電穩定性強等特性，被廣泛應用于國民工業的各個領域。目前，我國鈀資源儲量有限，產量很低，遠遠不能滿足現代化學工業的需要，大部分依賴進口，且價格昂貴。現有技術中，鈀金屬的制備與來源主要通過以下三個途徑：(1)天然含鈀礦產資源的利用；(2)從銅鎳硫化礦副產品中對鈀進行回收利用；(3)工業廢氣鈀催化劑等含鈀二次資源的回收利用。通過這三種途徑獲得的鈀等金屬資源有限，且隨著鈀資源損耗的增加，難以實現可持續利用。近年來核電由于能量密度大、污染少，不會排放造成溫室效應氣體而得到蓬勃發展，然而核電運行當中會不可避免地產生乏燃料。乏燃料后處理所產生的高放廢液(HLLW)，是一種高酸性、高放射性和高毒性的混合溶液，其中含有一定量的Pd107，鈀的半衰期為6.5×106年，放射性周期長、危害大且含量高，如果能夠進行實現回收利用，意義重大，但是，現階段高放廢液中鈀元素的分離尚處于研究階段，還沒有找到高效率的回收途徑。
技術實現思路
本專利技術提供了一種利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，操作簡單，選擇性好，分離效率高，易于進行工業化推廣應用。一種利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，包括如下步驟：包括如下步驟：將吸附劑與含有多種金屬離子的硝酸鹽溶液混合，硝酸鹽溶液中的鈀離子被吸附劑吸附分離，所述吸附劑由如結構式(I)所示的化合物負載在載體上制成：本專利技術中吸附劑由全丁酸乙酯基取代的柱[5]芳烴衍生物(如結構式(I)所示)和載體按一定比例進行復合制備得到。結構式(I)所示的柱芳烴衍生物的制備方法，參見文獻：T,Ogoshi,etal.Synthesis,conformational and host-guest properties of water-solublepillar[5]arene..Chemical Communications.21(2010):3708-3710。本專利技術對柱芳烴衍生物的制備方法進行了實驗條件優化，優化后的實驗步驟包括：(1)在三氟化硼乙醚的催化作用下，以干燥的二氯甲烷或1,2-二氯乙烷作溶劑，1,4-對甲氧基苯與多聚甲醛反應，得到全甲氧基柱[5]芳烴；其中，1,4-對甲氧基苯與多聚甲醛的摩爾比為1:1～1:4；1,4-對甲氧基苯與催化劑三氟化硼乙醚的摩爾比為1:1～1:1.2；反應溫度為28～30℃；反應時間為2～5分鐘；每mmoL1,4-對甲氧基苯對應的溶劑用量為5-10mL；(2)以干燥的氯仿作溶劑，步驟(1)中得到的全甲氧基柱[5]芳烴與三溴化硼反應得到全羥基柱[5]芳烴；其中，全甲氧基柱[5]芳烴與三溴化硼的摩爾比為1:20～1:25；反應溫度為25～35℃；反應時間為2～4天；每mmoL全甲氧基柱[5]芳烴對應的溶劑用量為50-70mL；(3)以干燥的乙腈作溶劑，步驟(2)中得到的全羥基柱[5]芳烴與4-溴丁酸乙酯、無水碳酸鉀、碘化鉀反應得到如結構式I所示的柱芳烴衍生物；其中，全羥基柱[5]芳烴與4-溴丁酸乙酯的摩爾比為1:20～1:25；全羥基柱[5]芳烴與無水碳酸鉀的摩爾比為1:10～1:15；全羥基柱[5]芳烴與碘化鉀的摩爾比為1:0.05～1:0.1；反應溫度為82～85℃；反應時間為3～7天；每mmoL全羥基柱[5]芳烴對應的溶劑用量為20～30mL。作為優選，每g吸附劑與20～30mL硝酸鹽溶液混合。本專利技術提供的吸附劑選擇性好，分離效率高。本專利技術中，所述載體為中等極性大孔樹脂。進一步優選，所述載體為離子交換樹脂XAD-7。離子交換樹脂XAD-7作為一種已經市場化的中等極性大孔樹脂材料，原料易得。本專利技術中，采用真空灌注的方式，將如結構式(I)所示的化合物與載體復合，所述吸附劑的制備方法如下：將如結構式(I)所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入載體混合均勻，經旋蒸干燥后，得到吸附劑。旋蒸時，使大部分二氯甲烷揮發至近干狀態，在毛細作用以及物理吸附作用下，化合物分子進入載體的空隙中，然后將近干狀態的物料在45～55℃下真空干燥至少24小時，得到吸附劑。作為優選，每g如結構式(I)所示化合物溶解于50～80mL二氯甲烷中。如結構式(I)所示化合物與載體的質量比為1：4～10。為了保證分離效果，優選地，吸附劑與硝酸鹽溶液在室溫(25±5℃)下混合吸附，吸附時間為25～180min。混合吸附在振蕩條件下進行，振蕩速率為120-150rpm。硝酸鹽溶液中，金屬離子的濃度以及硝酸的濃度均會影響分離效果，優選地，硝酸鹽溶液中，每種金屬離子的濃度為5.0×10-4～1.0×10-3M。硝酸
鹽溶液中，硝酸的濃度為0.4～8M。所述硝酸鹽溶液中含有Pd(Ⅱ)和其他金屬離子，其他金屬離子為Na(I)、K(I)、Rb(I)、Cs(I)、Sr(Ⅱ)、Ba(Ⅱ)、Nd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、La(Ⅲ)、Ru(Ⅲ)、Yb(Ⅲ)、Y(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)、Mo(Ⅵ)中的至少一種。本專利技術利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法在使用過程中，不需要添加其他有機化合物，選擇性好，分離速度快，操作簡單，易于推廣。附圖說明圖1為利用實施例3的吸附劑從硝酸鹽溶液中分離元素鈀的分配系數隨硝酸濃度變化的關系圖。具體實施方式實施例1一種柱芳烴衍生物的制備方法，包括：(1)1,4-對甲氧基苯與多聚甲醛在三氟化硼乙醚作催化劑，干燥的二氯甲烷或1,2-二氯乙烷作溶劑的條件下反應得到全甲氧基柱[5]芳烴。其中，1,4-對甲氧基苯與多聚甲醛的摩爾比為1:1，1,4-對甲氧基苯與催化劑三氟化硼乙醚的摩爾比為1:1，反應溫度為28℃，反應時間為3分鐘，溶劑的用量為基于每mmoL1,4-對甲氧基苯5mL。(2)以步驟(1)中得到的全甲氧基柱[5]芳烴為原料，與三溴化硼在干燥的氯仿作溶劑的條件下反應得到全羥基柱[5]芳烴。其中，全甲氧基柱[5]芳烴與三溴化硼的摩爾比為1:20，反應溫度為25℃，反應時間為2天，溶劑的用量為基于每mmoL全甲氧基柱[5]芳烴50mL。(3)以步驟(2)中得到的全羥基柱[5]芳烴與4-溴丁酸乙酯、無水碳酸鉀、碘化鉀在干燥的乙腈作溶劑的條件下反應得到如結構式I所示的柱芳烴衍生物。其中，全羥基柱[5]芳烴與4-溴丁酸乙酯的摩爾比為1:20，全羥基柱[5]芳烴與無水碳酸鉀的摩爾比為1:10，全羥基柱[5]芳烴與碘化鉀的摩爾比為1:0.05，反應溫度為82℃，反應時間為3天，溶劑的用量為基于每mmoL全羥基柱[5]芳烴20mL。實施例2采用如下方法對市售離子交換樹脂XAD-7進行活化：稱取一定量市售產品XAD-7于250mL圓底燒瓶中，加入適量甲醇，室溫下攪拌24h后抽濾，重復三次后，置于45℃下真空干燥過夜，得白色粉末狀固體，置于干燥箱中備用。實施例3稱取2.5g實施例1制備的化合物于250mL圓底燒瓶中，加入150mL二氯甲烷，在攪拌狀態下，加入10g實施例2活化后的XAD-7，將體系移入水浴中，在旋轉本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，其特征在于，包括如下步驟：將吸附劑與含有多種金屬離子的硝酸鹽溶液混合，硝酸鹽溶液中的鈀離子被吸附劑吸附分離，所述吸附劑由如結構式(I)所示的化合物負載在載體上制成：
【技術特征摘要】
1.一種利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，其特征在于，包括如下步驟：將吸附劑與含有多種金屬離子的硝酸鹽溶液混合，硝酸鹽溶液中的鈀離子被吸附劑吸附分離，所述吸附劑由如結構式(I)所示的化合物負載在載體上制成：2.如權利要求1所述的利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，其特征在于，每g吸附劑與20～30mL硝酸鹽溶液混合。3.如權利要求1所述的利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，其特征在于，所述載體為中等極性大孔樹脂。4.如權利要求1所述的利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，其特征在于，硝酸鹽溶液中，每種金屬離子的濃度為5.0×10-4～1.0×10-3M。5.如權利要求1所述的利用高分子基柱芳烴吸附分離鈀的方法，其特征在于，硝酸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張安運，王一寧，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33
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