CN112593088B - 一种吸附分离贵金属钯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸附分离贵金属钯的方法，包括如下步骤：含有钯的硝酸水溶液与吸附剂接触进行吸附，根据吸附剂对钯元素的高吸附率，将钯从其它金属元素中分离，所述吸附剂由如结构式(I)所示的化合物负载在载体上制成。本发明方法采用的吸附剂对钯的选择性非常好。本发明方法条件温和，选择性好，分离速度快，操作简单，易于推广。

Description

一种吸附分离贵金属钯的方法
技术领域
本发明涉及元素分离技术领域，具体涉及一种吸附分离贵金属钯的方法。
背景技术
钯在工业催化领域广泛地用作气体反应催化剂，特别是氢化或脱氢催化剂。例如工业中常见的钯碳催化剂，是把金属钯粉负载到活性碳上制成的，其可对不饱和烃或CO催化氢化。
钯除了具有优良的催化活性之外，在很宽的温度范围内能保持化学惰性且具有熔点高、耐摩擦、耐腐蚀、延展性强、热电稳定性强等特性。
目前，钯主要来源是天然矿产资源，另外也可以中工业废弃钯催化剂中进行回收利用。
核能的广泛应用在给人类带来各种便利的同时也带来了巨大的健康威胁，在使用核能的过程中往往产生大量放射性废弃物，这些废弃物降解时间长，极易造成严重的环境污染。乏燃料后处理所产生的高放废液(HLLW),是一种高酸性、高放射性和高毒性的混合溶液，其中含有一定量的Pd，如果能够进行实现回收利用，意义重大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种简洁高效，选择性好，分离速度快的吸附分离贵金属钯的方法。
本发明提供了一种吸附分离贵金属钯的方法，包括如下步骤：含有钯离子与其它金属的硝酸盐水溶液与吸附剂混合，硝酸盐水溶液中的钯离子被吸附剂吸附，从而实现钯离子与其它金属离子的分离，所述吸附剂由如结构式(I)所示的功能有机化合物负载在载体上制成：
Figure BDA0002831387990000021
所述的载体为被覆聚合物的大孔SiO2。
作为优选，所述其他金属离子为Na、Cs、Sr、Ba、Zr、Mo、Fe、La中的一种或多种。
作为优选，所述被覆聚合物的大孔SiO2的质量为结构式(I)所示的化合物质量的6～10倍。
作为优选，含有钯离子与其它金属的硝酸盐水溶液与吸附剂接触时间为10-60min。
所述被覆聚合物的大孔SiO2为硅基-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物(SiO2-P)，是一类新型无机/有机载体材料，美国专利US6843921中公开了SiO2-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物，SiO2-P是一种含多孔二氧化硅载体颗粒的有机高聚合物复杂载体，其制备方法如下：
(1)将大孔的SiO2用浓硝酸洗涤、抽滤、去离子水洗至中性，重复10余次，干燥。
(2)真空并有氩气保护条件下，以1,2,3-三氯丙烷和m-二甲苯为溶剂，向大孔SiO2中加入48.7g的m/p-甲酸基苯乙烯，8.9g的m/p-二乙烯基苯，72.2g二辛基临苯二甲酸酯，54.0g甲基安息香酸钠，0.56gα,α-偶二异丁腈和0.57g1,1′-偶二环己胺-1-腈，由室温逐步加热到90℃，并保持13小时，之后，逐步冷却至室温。
(3)分别用丙酮和甲醇洗涤、抽滤上述产物，重复10余次，干燥。
本发明中，所述吸附剂的制备方法如下：
将如结构式(I)所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂。
旋蒸时，使大部分二氯甲烷挥发至近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下，化合物分子进入载体的空隙中，然后将近干状态的物料在45～55℃下真空干燥至少24小时，得到吸附剂。
作为优选，每g如结构式(I)所示的化合物溶解于130～150mL二氯甲烷中。
为了保证分离效果，优选地，吸附过程的温度为25±5℃。
吸附过程中，金属离子的浓度以及硝酸的浓度均会影响分离效果，优选地，溶液中每种金属离子的浓度为5.0×10-4～1.0×10-3M。
更加优选的，硝酸的浓度为1-4M，优选为3M。
更加优选的，吸附剂与待吸附溶液的用量比例优选为：每5mL溶液对应0.1-1g吸附剂，更为优选的，每5mL溶液对应0.25g吸附剂。
作为优选，本发明的吸附分离过程可以通过色谱柱完成，也可在震荡器等设备辅助下直接进行接触吸附。
利用本发明吸附剂对贵金属钯进行分离具体可以为：吸附剂与待分离溶液混合吸附后，溶液中的钯被吸附剂吸附，其它金属被吸附剂少量吸附。钯和其它元素与吸附剂的结合在吸附过程中呈现竞争现象，若采用色谱柱形式进行分离，则将吸附剂填充入色谱柱中，将含有钯与其它金属离子的硝酸溶液循环过柱，则色谱柱中原先吸附的少量其它金属元素将在循环吸附过程中被钯元素取代，钯元素在色谱柱中富集，通过脱附即可得到纯度较高的钯元素。优选的，通过将装填有吸附剂的色谱柱串联的方式，可以增强钯元素的分离效率和效果。
富集钯元素的色谱柱进行脱附，即可获得钯；本发明吸附剂选择性好，分离速度快，操作简单，易于推广。
附图说明
图1为本发明实施例4～12中，接触时间变化对Pd吸附率的影响。
具体实施方式
实施例1
将1g对结构式(I)所示化合物溶解于130.0mL二氯甲烷中，充分溶解，在所得溶液中加入10.0gSiO2-P搅拌均匀，使SiO2-P与结构式(I)所示化合物混合均匀，经减压旋转蒸发使二氯甲烷挥发大部分至物料到近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下使有机分子进入SiO2-P孔径中，然后再将近干状态的物料在45℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例2
将0.5g对结构式(I)所示化合物溶解于75.0mL二氯甲烷中，充分溶解，在所得溶液中加入3.0gSiO2-P搅拌均匀，使SiO2-P与结构式(I)所示化合物混合均匀，经减压旋转蒸发使二氯甲烷挥发大部分至物料到近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下使有机分子进入SiO2-P孔径中，然后再将近干状态的物料在50℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例3
将0.7g对结构式(I)所示化合物溶解于70.0mL二氯甲烷中，充分溶解，在所得溶液中加入5.0gSiO2-P搅拌均匀，使SiO2-P与结构式(I)所示化合物混合均匀，经减压旋转蒸发使二氯甲烷挥发大部分至物料到近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下使有机分子进入SiO2-P孔径中，然后再将近干状态的物料在55℃下真空干燥24h，得到吸附剂。
实施例4～12
(1)将Pb、Na、Cs、Sr、Ba、Zr、Mo、Fe、La的盐溶于硝酸溶液；配制成同时含有多种金属离子的硝酸盐溶液。溶液中每种金属离子的浓度为1.0×10-3M，硝酸浓度为3mol/L。
(2)将步骤(1)得到的含有多种金属离子的硝酸溶液与实施例1制备的吸附剂接触混合，混合时的用量比为：每5mL溶液对应0.25g吸附剂。
(3)将步骤(2)所得混合液在TAITECMM-10型振荡器上进行吸附实验，振荡器振荡速率为120rpm，室温298K下操作，在不同接触时间下(实施例4-12，对应的接触时间分别为5、10、30、50、60、80、100、120、180min)，利用ICP-OES测量吸附前后不同水相中各元素的含量。
实施例4-12的吸附结果如图1所示，图1中横坐标为接触时间，单位为min，纵坐标为吸附率。由图1可以看出，实施例1所得的吸附剂对钯的吸附效果要远远大于其它金属离子。当接触时间为5min时，吸附剂对溶液中钯离子的吸附率可达36％；对其它金属离子的吸附率均小于1％；当接触时间为50min时，吸附剂对溶液中钯的吸附率达99％；对其它金属离子的吸附率均小于6％；接触时间大于50min后，吸附接近达到平衡。
实施例13
将实施例2制备得到的吸附剂填装到色谱柱中，将Pb、Na、Cs、Sr、Ba、Zr、Mo、Fe、La的盐溶于硝酸溶液；配制成同时含有多种金属离子的硝酸盐溶液。硝酸浓度为2.5mol/L，溶液中每种金属离子的浓度为5.0×10-4M；根据待吸附溶液的量装填色谱柱；使每5mL溶液对应0.25g吸附剂；色谱柱柱温为25℃；溶液在色谱柱中的流速控制为0.4mL/min。
待吸附溶液一次过柱后，钯元素吸附率达到62％；过柱后溶液循环过柱五次，溶液中钯元素含量未检出，可认为钯元素被全部富集在色谱柱中。
实施例14
将Pb、Na、Cs、Sr、Ba、Zr、Mo、Fe、La的盐溶于硝酸溶液，配制成同时含有多种金属离子的硝酸盐溶液；溶液中每种金属离子的浓度为1.0×10-3M，硝酸浓度为3mol/L，溶液总体积100mL。将实施例3制备得到的吸附剂与溶液混合，在震荡器中进行接触吸附；吸附剂用量5g；振荡器振荡速率为120rpm，控制温度为25℃；接触吸附时间60min，吸附结束后检测溶液中各金属元素含量计算吸附率，钯元素未检出，可认定其吸附率大于99.9％，锶吸附率6.4％，钡吸附率5.2％，其它元素吸附率均小于5％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种吸附分离贵金属钯的方法，其特征在于，包括如下步骤：含有钯离子与其它金属的硝酸盐水溶液与吸附剂混合，硝酸盐水溶液中的钯离子被吸附剂吸附，从而实现钯离子与其它金属离子的分离，所述吸附剂由如结构式(I)所示的功能有机化合物负载在载体上制成：
Figure FDA0003246530310000011
所述的载体为被覆聚合物的大孔SiO2，所述被覆聚合物的大孔SiO2为硅基-苯乙烯-二乙烯基苯聚合物；
所述吸附剂的制备方法如下：
将如结构式(I)所示的化合物溶解于二氯甲烷中，在所得溶液中加入载体混合均匀，经旋蒸干燥后，得到吸附剂；旋蒸时，使大部分二氯甲烷挥发至近干状态，在毛细作用以及物理吸附作用下，化合物分子进入载体的空隙中，然后将近干状态的物料在45～55℃下真空干燥至少24小时，得到吸附剂。
2.如权利要求1所述的吸附分离贵金属钯的方法，其特征在于，所述其它金属离子为Na、Cs、Sr、Ba、Zr、Mo、Fe、La中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的吸附分离贵金属钯的方法，其特征在于，所述被覆聚合物的大孔SiO2的质量为结构式(I)所示的化合物质量的6～10倍。
4.如权利要求1所述的吸附分离贵金属钯的方法，其特征在于，所述含有钯离子与其它金属的硝酸盐水溶液中，每种金属离子的浓度为5.0×10-4-1.0×10-3M。
5.如权利要求1所述的吸附分离贵金属钯的方法，其特征在于，所述含有钯离子与其它金属的硝酸盐水溶液中，硝酸的浓度为1-4M。
6.如权利要求1所述的吸附分离贵金属钯的方法，其特征在于，含有钯离子与其它金属的硝酸盐水溶液与吸附剂接触时间为10-60min。
7.如权利要求1所述的吸附分离贵金属钯的方法，其特征在于，吸附过程的温度为25±5℃。
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