化学改性生物吸附剂合成及其选择性分离钼铼研究

2015-12-01赵丽敏张宝峰

赤峰学院学报·自然科学版 2015年23期

关键词：钼业钼矿吸附剂

赵丽敏，张宝峰

（1.赤峰学院；2.赤峰市第二实验中学，内蒙古赤峰 024000）

化学改性生物吸附剂合成及其选择性分离钼铼研究

赵丽敏1，张宝峰2

（1.赤峰学院；2.赤峰市第二实验中学，内蒙古赤峰 024000）

由于铼伴生于钼矿中，铼和钼的性质又及其相似，所以很显著地分离钼和铼就变得非常棘手，钼的存在形式多样复杂，提取分离更是难上加难，并且分离的时候存在钼和铼共吸附共解析的问题[1].本项目主要是针对这些问题，以“生物质废弃物资源的有效利用”为着眼点，选用现已废弃的柿子皮、桔子皮、螃蟹壳、废纸、秸秆、稻壳等为原材料，通过化学修饰的方法，合成新型的高效的生物吸附剂[2].通过研究这些生物吸附剂对钼、铼等与其共存金属离子的吸附行为，找出最佳的吸附剂以及探讨最佳吸附条件，总结出生物质吸附剂与Mo(VI)、Re(VII)相互作用的吸附机理[3]，并找出生物质吸附剂的结构与Mo (VI)、Re(VII)吸附时的内在规律性，最后通过柱实验检验其循环使用性能和生物吸附剂的吸附效果，并通过实际料液验证所制备的吸附剂的实际可行性，为工业应用提供基础工艺参数.

化学改性；生物吸附剂；钼铼；分离

赤峰的钼矿资源丰富，钼矿资源保有储量在100万吨以上，目前赤峰市已有较大型的钼矿十余家，通过实地考察得知这些钼矿都是辉钼矿.稀散元素铼在自然界中难以独立成矿，主要存在于辉钼矿中.这几年随着人们对耐高温材料的日益需求，并且又因为铼比较分散短缺，难以大量获得的原因，使得铼在国际市场的价格已经达到了每千克4000-6000美元，钼是稀有的难熔的金属，它的强度大、硬度高、导热导电性好，且膨胀系数小，有良好的耐腐蚀性，因为钼的性能的无法取代性和市场上对钼的需求的日益增大以及钼资源的短缺，造成了钼的价格持续走高，所以仅从自然界的天然矿石中获取钼已不是长久之计，也为了钼资源的可持续利用，今天人们对钼的重复利用、最高效的提取和有效的回收显得尤为重要.

1 化学改性生物吸附剂的制备

通过浓硫酸化学交联以构筑其基体骨架，将9g干燥的柿子单宁 (PT)粉末于圆底烧瓶中，加入30mL浓硫酸，373K油浴加热24h，并不断搅拌，使之脱水交联.反应完成后，抽滤，依次用碳酸氢钠溶液、去离子水洗至中性，干燥，研磨（粒径约100-150微米），得到一种黑色粉末状产物，称为CPT，再经过化学修饰即可得到[4].如图所示：

2 钼铼分离方法

由于铼伴生于钼矿中，铼和钼的性质又及其相似，所以很显著地分离钼和铼就变得非常棘手，这也成了提取钼铼中的最为关键的工艺[5]，以前常用分离钼铼的方法有：溶剂萃取法、离子交换法、萃淋树脂吸附法以及电化学法，但是随着科学技术的不断发展，需要越来越多的更有效的、更绿色环保的、更高效的廉价的吸附剂-生物质吸附剂也应运而生[6,7]，对于人们日益增长的生活水平的提高有着极其重要的意义.

3 生物质吸附剂在国内外的研究进展

3.1 生物吸附剂概述

近些年，随着人们环境保护意识的增强，一种新型的、廉价的、高效的、环保的生物质吸附剂应运而生[8]，它是利用活着的、死去的或其衍生物配体和金属离子之间通过静电吸引、螯合、离子交换等作用[9,14]，进而对金属离子进行吸附和洗脱的过程[15,18].常见的生物质吸附剂包括柿子皮、废纸、桔子皮、秸秆、螃蟹壳、稻壳等[19-24]，当然仅仅是依靠它们自身的原始吸附能力是不能达到人们的要求，因此人们运用化学方法对它们进行改性之后，能很大程度提高他们的吸附能力，因而生物质吸附剂深受研究者青睐.

3.2 生物质吸附剂的应用

在制备燃料乙醇中应用：利用分子筛和发酵法制备乙醇的过程中，乙醇脱水工艺中的能量消耗特别大，利用淀粉类生物吸附剂制备燃料乙醇[25]过程中能耗低、分离效果好、成本低廉.它的主要机理为物理吸附，此类吸附剂不但能够高效吸附制备的燃料乙醇，还可以把其当做制备原料再利用，从而节省了原料和能量.

在去除废水中贵重金属应用：有些生物质吸附剂可以用来处理废水中的重金属离子，例如郝存江等[26]研究发现云南沱茶能够吸附废水中的As(III)，且升高温度有利于其吸附；杨春芬等[85]研究了用市售绿茶对溶液中的铬(VI)进行吸附回收利用.

在染料废水中的应用：污泥是污水处理过程中的二次产物，有研究者指出以污泥为原料制备活性炭吸附剂[27]，大多数是微孔，它的孔容积比普通的活性炭大，可以更好地应用在染料废水处理.

4 化学改性生物质吸附剂的前景展望

生物质吸附剂是利用具有特殊性质的生物质（活着的、死去的或者其衍生物）的配体与金属离子之间发生静电吸引、离子交换、螯合等作用，从而对金属离子进行吸附与洗脱的作用.常用的生物质吸附剂有柿子皮、桔子皮、螃蟹壳、废纸、秸秆、稻壳等，当然仅仅依靠它们自己原始的吸附能力还不能满足人们对它们的要求，所以运用了许多化学方法对其改性后，大大的提高了他们的吸附能力，所以生物质吸附剂是一种很用应用发展前景的吸附剂.总体来说，生物吸附剂还有很大的潜力值得人们去开发利用，人们对它的研究还没达到相当透彻的地步，现在这些年正是生物吸附剂向前蓬勃发展的成长期，我们应该通过自身不断的努力让它的作用发挥到最大程度，让其在人们日常生活中变得更加高效、更加绿色环保、更加适应人类前进的脚步.

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