【技術實現步驟摘要】
本申請涉及殼聚糖制備，具體涉及一種改性多孔殼聚糖凝珠及其制備方法、在鈷鎳分離中的應用。
技術介紹
1、鈷和鎳作為鋰離子電池中極為常見的金屬元素，廣泛存在于鋰鎳錳鈷氧化物或鋰鎳鈷鋁氧化物陰極中。隨著電池領域迅速發展，市場對鈷和鎳的需求量日益增大，研究鎳鈷的回收利用技術顯得尤為迫切且具有重要意義。廢舊電池經過酸處理和固液分離等一系列工序后，所產生的浸出液中富含鈷離子和鎳離子。將浸出液中的鈷離子與鎳離子進行有效分離，這一環節在整個回收利用流程中起著重要的作用。高分離率能夠確保回收得到的金屬原料達到更高的純度標準，進而使其能夠廣泛適用于眾多對材料純度要求極高的應用場景，尤其是高純金屬、航空航天和電子設備等高性能材料領域。
2、在實際操作中，常用樹脂對鎳離子和鈷離子進行吸附分離。但是，傳統的離子交換樹脂是以聚苯乙烯為主體吸附材料，不僅生產過程不夠環保，且使用后難以自然降解，對人體、土壤和水體等都會造成潛在危害。因此，如何改進鈷、鎳離子的吸附分離材料，制備得到環保型的吸附劑，以實現鎳、鈷離子在高分離率下的綠色回收成為了當下亟待解決的技術問題。
3、有鑒于此，有必要研發一種改性多孔殼聚糖凝珠及其制備方法、在鈷鎳分離中的應用，以解決上述問題。
技術實現思路
1、鑒于
技術介紹
中存在的技術問題，本申請提供了一種改性多孔殼聚糖凝珠及其制備方法、在鈷鎳分離中的應用。先用聚乙二醇作為造孔劑制備多孔殼聚糖凝珠，再通過戊二醛交聯提高殼聚糖凝珠的化學穩定性和強力，同時獲得更大的分子量，接著
2、第一方面，本申請實施例提供了一種改性多孔殼聚糖凝珠，所述改性多孔殼聚糖凝珠具有通過聚乙二醇和戊二醛改性形成的多孔、交聯結構，以及通過環氧氯丙烷、乙二胺、2-氯甲基吡啶鹽酸鹽接枝得到的胺甲基吡啶官能團，它的結構通式如下：
3、
4、其中，n＞2。
5、進一步的，所述多孔、交聯結構和所述胺甲基吡啶官能團使所述改性多孔殼聚糖凝珠在ph=2-5且同時含有鎳離子和鈷離子的溶液中選擇性吸附鎳離子。
6、第二方面，本申請實施例提供了一種前述方案中任一方案所述的改性多孔殼聚糖凝珠在鈷鎳分離中的應用，在震蕩條件下，將所述改性多孔殼聚糖凝珠投入同時含有鎳離子和鈷離子的待處理溶液中進行吸附，利用所述改性多孔殼聚糖凝珠對鎳離子的吸附量遠高于鈷離子的特性使溶液中的鎳離子濃度降低，進而將鎳離子和鈷離子分離；吸附鎳離子后的改性多孔殼聚糖凝珠在鹽酸-水溶液中浸泡洗滌，然后用蒸餾水洗滌，使吸附的鎳離子解吸，解吸后的改性多孔殼聚糖凝珠重新用于鈷鎳分離。
7、進一步的，所述待處理溶液的ph值范圍為2-5；所述待處理溶液亦可是含鹽體系，所述含鹽體系指所述待處理溶液中除了同時含有鎳離子、鈷離子，還含有feso4、mgcl2、kcl、cacl2、znso4、al2(so4)3或者nacl。
8、進一步的，所述改性多孔殼聚糖凝珠在所述待處理溶液中的吸附時間為18-30?h；吸附鎳離子后的改性多孔殼聚糖凝珠在所述鹽酸-水溶液中浸泡洗滌的時間為12-16?h；所述鹽酸-水溶液中的鹽酸濃度為5-15?wt%；所述改性多孔殼聚糖凝珠作為吸附劑的用量為0.5-1?g/l，具體的，所述用量指用所述改性多孔殼聚糖凝珠的干重計算得到的用量。
9、第三方面，本申請實施例提供了一種改性多孔殼聚糖凝珠的制備方法，包括如下步驟：
10、s1，將殼聚糖和聚乙二醇2000加入至乙酸-水溶液中攪拌溶解，然后滴入氫氧化鈉-水溶液以生成沉淀，過濾，熱水洗滌，得到多孔殼聚糖凝珠，記為cs；
11、s2，將步驟s1得到的cs加入至去離子水中，在攪拌條件下，先加入甲醛-水溶液反應，再加入戊二醛進行交聯反應，過濾，洗滌，得到多孔、交聯的殼聚糖凝珠，記為cs-gd；
12、s3，將步驟s2得到的cs-gd加入至乙醇-水溶液中，在攪拌條件下，先加入環氧氯丙烷反應，得到的產物記為cs-ech，再加入乙二胺反應，過濾，洗滌，得到的產物記為cs-eda；
13、s4，將步驟s3得到的cs-eda先用鹽酸浸泡，再用去離子水洗滌至中性，并與2-氯甲基吡啶鹽酸鹽、碳酸鈉一同加入至乙醇-水溶液中，在攪拌條件下加熱至85-95?℃，使反應物在回流體系中反應24-28?h，過濾，洗滌，得到所述改性多孔殼聚糖凝珠，記為cs-py。
14、進一步的，步驟s4中，所述cs-eda與所述2-氯甲基吡啶鹽酸鹽、所述碳酸鈉的質量比為(1-2)：(1.5-3)：1，所述cs-eda與所述乙醇-水溶液的固液比為(0.01-0.02)：1?g/ml；所述乙醇-水溶液中，乙醇與水的體積比為1：(0.5-1)；所述鹽酸的濃度為0.5-1?m，用所述鹽酸浸泡所述cs-eda的時間為10-14?h；所述洗滌指先后用乙醇、去離子水洗滌。
15、進一步的，步驟s3中，所述cs-gd與所述乙醇-水溶液的固液比為(0.01-0.02)：1g/ml；所述環氧氯丙烷、所述乙二胺與所述乙醇-水溶液的體積比為(0.3-0.5)：1：40；所述乙醇-水溶液中，乙醇與水的體積比為1：(0.5-1)；所述反應的溫度為40-60?℃，時間為6-12h；所述洗滌指先后用乙醇、去離子水洗滌。
16、進一步的，步驟s1中，所述殼聚糖與所述聚乙二醇2000的質量比為1：(0.5-2)，所述殼聚糖與所述乙酸-水溶液的固液比為(0.02-0.05)：1?g/ml，所述氫氧化鈉-水溶液與所述乙酸-水溶液的體積比為(5-10)：1；所述乙酸-水溶液中的乙酸濃度為(0.5-1)%，所述氫氧化鈉-水溶液中的氫氧化鈉濃度為(0.5-1)%。
17、進一步的，步驟s2中，所述cs與去離子水的固液比為(0.01-0.02)：1?g/ml，所述戊二醛與去離子水的體積比為(0.005-0.015)：1；所述甲醛-水溶液的濃度為37-40%，所述cs與所述甲醛-水溶液的反應溫度為35-45?℃，反應時間為2-4?h；所述cs與所述甲醛-水溶液反應后，再與所述戊二醛進行交聯反應的溫度為40-60?℃，反應時間為2-6?h；所述洗滌指先后用去乙醇、去離子水洗滌。
18、本申請的有益效果如下：
19、本申請提供了一種改性多孔殼聚糖凝珠及其制備方法、在鈷鎳分離中的應用，先用聚乙二醇作為造孔劑制備多孔殼聚糖凝珠，再通過戊二醛交聯提高殼聚糖凝珠的化學穩定性和強力，同時獲得更大的分子量，接著通過環氧氯丙烷、乙二胺、2-氯甲基吡啶鹽酸鹽接本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種改性多孔殼聚糖凝珠，其特征在于，所述改性多孔殼聚糖凝珠具有通過聚乙二醇和戊二醛改性形成的多孔、交聯結構，以及通過環氧氯丙烷、乙二胺、2-氯甲基吡啶鹽酸鹽接枝得到的胺甲基吡啶官能團，它的結構通式如下：
2.根據權利要求1所述的改性多孔殼聚糖凝珠，其特征在于，所述多孔、交聯結構和所述胺甲基吡啶官能團使所述改性多孔殼聚糖凝珠在pH=2-5且同時含有鎳離子和鈷離子的溶液中選擇性吸附鎳離子。
3.一種權利要求1-2中任一項所述的改性多孔殼聚糖凝珠在鈷鎳分離中的應用，其特征在于，在震蕩條件下，將所述改性多孔殼聚糖凝珠投入同時含有鎳離子和鈷離子的待處理溶液中進行吸附，利用所述改性多孔殼聚糖凝珠對鎳離子的吸附量遠高于鈷離子的特性使溶液中的鎳離子濃度降低，進而將鎳離子和鈷離子分離；吸附鎳離子后的改性多孔殼聚糖凝珠在鹽酸-水溶液中浸泡洗滌，然后用蒸餾水洗滌，使吸附的鎳離子解吸，解吸后的改性多孔殼聚糖凝珠重新用于鈷鎳分離。
4.根據權利要求3所述的改性多孔殼聚糖凝珠在鈷鎳分離中的應用，其特征在于，所述待處理溶液的pH值范圍為2-5；所述待處理溶液亦可是含鹽體
5.根據權利要求3所述的改性多孔殼聚糖凝珠在鈷鎳分離中的應用，其特征在于，所述改性多孔殼聚糖凝珠在所述待處理溶液中的吸附時間為18-30?h；吸附鎳離子后的改性多孔殼聚糖凝珠在所述鹽酸-水溶液中浸泡洗滌的時間為12-16?h；所述鹽酸-水溶液中的鹽酸濃度為5-15?wt%；所述改性多孔殼聚糖凝珠作為吸附劑的用量為0.5-1?g/L，具體的，所述用量指用所述改性多孔殼聚糖凝珠的干重計算得到的用量。
6.一種權利要求1-2中任一項所述的改性多孔殼聚糖凝珠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的改性多孔殼聚糖凝珠的制備方法，其特征在于，步驟S4中，所述CS-EDA與所述2-氯甲基吡啶鹽酸鹽、所述碳酸鈉的質量比為(1-2)：(1.5-3)：1，所述CS-EDA與所述乙醇-水溶液的固液比為(0.01-0.02)：1?g/mL；所述乙醇-水溶液中，乙醇與水的體積比為1：(0.5-1)；所述鹽酸的濃度為0.5-1?M，用所述鹽酸浸泡所述CS-EDA的時間為10-14?h；所述洗滌指先后用乙醇、去離子水洗滌。
8.根據權利要求6所述的改性多孔殼聚糖凝珠的制備方法，其特征在于，步驟S3中，所述CS-GD與所述乙醇-水溶液的固液比為(0.01-0.02)：1?g/mL；所述環氧氯丙烷、所述乙二胺與所述乙醇-水溶液的體積比為(0.3-0.5)：1：40；所述乙醇-水溶液中，乙醇與水的體積比為1：(0.5-1)；所述反應的溫度為40-60?℃，時間為6-12?h；所述洗滌指先后用乙醇、去離子水洗滌。
9.根據權利要求6所述的改性多孔殼聚糖凝珠的制備方法，其特征在于，步驟S1中，所述殼聚糖與所述聚乙二醇2000的質量比為1：(0.5-2)，所述殼聚糖與所述乙酸-水溶液的固液比為(0.02-0.05)：1?g/mL，所述氫氧化鈉-水溶液與所述乙酸-水溶液的體積比為(5-10)：1；所述乙酸-水溶液中的乙酸濃度為(0.5-1)%，所述氫氧化鈉-水溶液中的氫氧化鈉濃度為(0.5-1)%。
10.根據權利要求6所述的改性多孔殼聚糖凝珠的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述CS與去離子水的固液比為(0.01-0.02)：1?g/mL，所述戊二醛與去離子水的體積比為(0.005-0.015)：1；所述甲醛-水溶液的濃度為37-40%，所述CS與所述甲醛-水溶液的反應溫度為35-45?℃，反應時間為2-4?h；所述CS與所述甲醛-水溶液反應后，再與所述戊二醛進行交聯反應的溫度為40-60?℃，反應時間為2-6?h；所述洗滌指先后用去乙醇、去離子水洗滌。
...【技術特征摘要】
1.一種改性多孔殼聚糖凝珠，其特征在于，所述改性多孔殼聚糖凝珠具有通過聚乙二醇和戊二醛改性形成的多孔、交聯結構，以及通過環氧氯丙烷、乙二胺、2-氯甲基吡啶鹽酸鹽接枝得到的胺甲基吡啶官能團，它的結構通式如下：
2.根據權利要求1所述的改性多孔殼聚糖凝珠，其特征在于，所述多孔、交聯結構和所述胺甲基吡啶官能團使所述改性多孔殼聚糖凝珠在ph=2-5且同時含有鎳離子和鈷離子的溶液中選擇性吸附鎳離子。
3.一種權利要求1-2中任一項所述的改性多孔殼聚糖凝珠在鈷鎳分離中的應用，其特征在于，在震蕩條件下，將所述改性多孔殼聚糖凝珠投入同時含有鎳離子和鈷離子的待處理溶液中進行吸附，利用所述改性多孔殼聚糖凝珠對鎳離子的吸附量遠高于鈷離子的特性使溶液中的鎳離子濃度降低，進而將鎳離子和鈷離子分離；吸附鎳離子后的改性多孔殼聚糖凝珠在鹽酸-水溶液中浸泡洗滌，然后用蒸餾水洗滌，使吸附的鎳離子解吸，解吸后的改性多孔殼聚糖凝珠重新用于鈷鎳分離。
4.根據權利要求3所述的改性多孔殼聚糖凝珠在鈷鎳分離中的應用，其特征在于，所述待處理溶液的ph值范圍為2-5；所述待處理溶液亦可是含鹽體系，所述含鹽體系指所述待處理溶液中除了同時含有鎳離子、鈷離子，還含有feso4、mgcl2、kcl、cacl2、znso4、al2(so4)3或者nacl。
5.根據權利要求3所述的改性多孔殼聚糖凝珠在鈷鎳分離中的應用，其特征在于，所述改性多孔殼聚糖凝珠在所述待處理溶液中的吸附時間為18-30?h；吸附鎳離子后的改性多孔殼聚糖凝珠在所述鹽酸-水溶液中浸泡洗滌的時間為12-16?h；所述鹽酸-水溶液中的鹽酸濃度為5-15?wt%；所述改性多孔殼聚糖凝珠作為吸附劑的用量為0.5-1?g/l，具體的，所述用量指用所述改性多孔殼聚糖凝珠的干重計算得到的用量。
6.一種權利要求1-2中任一項所述的改性多孔殼聚糖凝珠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.根據權利要求6...
【專利技術屬性】
技術研發人員：秦勇，趙繼領，溫娟，徐奇，劉書海，趙卿，
申請(專利權)人：蘭州大學，
類型：發明
國別省市：
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