化學改性生物吸附劑合成及其選擇性分離鉬錸研究

趙麗敏，張寶峰

（1.赤峰學院；2.赤峰市第二實驗中學，內蒙古 赤峰 024000）

化學改性生物吸附劑合成及其選擇性分離鉬錸研究

趙麗敏1，張寶峰2

（1.赤峰學院；2.赤峰市第二實驗中學，內蒙古 赤峰 024000）

由于錸伴生于鉬礦中，錸和鉬的性質又及其相似，所以很顯著地分離鉬和錸就變得非常棘手，鉬的存在形式多樣復雜，提取分離更是難上加難，并且分離的時候存在鉬和錸共吸附共解析的問題[1].本項目主要是針對這些問題，以“生物質廢棄物資源的有效利用”為著眼點，選用現已廢棄的柿子皮、桔子皮、螃蟹殼、廢紙、秸稈、稻殼等為原材料，通過化學修飾的方法，合成新型的高效的生物吸附劑[2].通過研究這些生物吸附劑對鉬、錸等與其共存金屬離子的吸附行為，找出最佳的吸附劑以及探討最佳吸附條件，總結出生物質吸附劑與Mo(VI)、Re(VII)相互作用的吸附機理[3]，并找出生物質吸附劑的結構與Mo (VI)、Re(VII)吸附時的內在規律性，最后通過柱實驗檢驗其循環使用性能和生物吸附劑的吸附效果，并通過實際料液驗證所制備的吸附劑的實際可行性，為工業應用提供基礎工藝參數.

化學改性；生物吸附劑；鉬錸；分離

赤峰的鉬礦資源豐富，鉬礦資源保有儲量在100萬噸以上，目前赤峰市已有較大型的鉬礦十余家，通過實地考察得知這些鉬礦都是輝鉬礦.稀散元素錸在自然界中難以獨立成礦，主要存在于輝鉬礦中.這幾年隨著人們對耐高溫材料的日益需求，并且又因為錸比較分散短缺，難以大量獲得的原因，使得錸在國際市場的價格已經達到了每千克4000-6000美元，鉬是稀有的難熔的金屬，它的強度大、硬度高、導熱導電性好，且膨脹系數小，有良好的耐腐蝕性，因為鉬的性能的無法取代性和市場上對鉬的需求的日益增大以及鉬資源的短缺，造成了鉬的價格持續走高，所以僅從自然界的天然礦石中獲取鉬已不是長久之計，也為了鉬資源的可持續利用，今天人們對鉬的重復利用、最高效的提取和有效的回收顯得尤為重要.

1 化學改性生物吸附劑的制備

通過濃硫酸化學交聯以構筑其基體骨架，將9g干燥的柿子單寧 (PT)粉末于圓底燒瓶中，加入30mL濃硫酸，373K油浴加熱24h，并不斷攪拌，使之脫水交聯.反應完成后，抽濾，依次用碳酸氫鈉溶液、去離子水洗至中性，干燥，研磨（粒徑約100-150微米），得到一種黑色粉末狀產物，稱為CPT，再經過化學修飾即可得到[4].如圖所示：

2 鉬錸分離方法

由于錸伴生于鉬礦中，錸和鉬的性質又及其相似，所以很顯著地分離鉬和錸就變得非常棘手，這也成了提取鉬錸中的最為關鍵的工藝[5]，以前常用分離鉬錸的方法有：溶劑萃取法、離子交換法、萃淋樹脂吸附法以及電化學法，但是隨著科學技術的不斷發展，需要越來越多的更有效的、更綠色環保的、更高效的廉價的吸附劑-生物質吸附劑也應運而生[6,7]，對于人們日益增長的生活水平的提高有著極其重要的意義.

3 生物質吸附劑在國內外的研究進展

3.1 生物吸附劑概述

近些年，隨著人們環境保護意識的增強，一種新型的、廉價的、高效的、環保的生物質吸附劑應運而生[8]，它是利用活著的、死去的或其衍生物配體和金屬離子之間通過靜電吸引、螯合、離子交換等作用[9,14]，進而對金屬離子進行吸附和洗脫的過程[15,18].常見的生物質吸附劑包括柿子皮、廢紙、桔子皮、秸稈、螃蟹殼、稻殼等[19-24]，當然僅僅是依靠它們自身的原始吸附能力是不能達到人們的要求，因此人們運用化學方法對它們進行改性之后，能很大程度提高他們的吸附能力，因而生物質吸附劑深受研究者青睞.

3.2 生物質吸附劑的應用

在制備燃料乙醇中應用：利用分子篩和發酵法制備乙醇的過程中，乙醇脫水工藝中的能量消耗特別大，利用淀粉類生物吸附劑制備燃料乙醇[25]過程中能耗低、分離效果好、成本低廉.它的主要機理為物理吸附，此類吸附劑不但能夠高效吸附制備的燃料乙醇，還可以把其當做制備原料再利用，從而節省了原料和能量.

在去除廢水中貴重金屬應用：有些生物質吸附劑可以用來處理廢水中的重金屬離子，例如郝存江等[26]研究發現云南沱茶能夠吸附廢水中的As(III)，且升高溫度有利于其吸附；楊春芬等[85]研究了用市售綠茶對溶液中的鉻(VI)進行吸附回收利用.

在染料廢水中的應用：污泥是污水處理過程中的二次產物，有研究者指出以污泥為原料制備活性炭吸附劑[27]，大多數是微孔，它的孔容積比普通的活性炭大，可以更好地應用在染料廢水處理.

4 化學改性生物質吸附劑的前景展望

生物質吸附劑是利用具有特殊性質的生物質（活著的、死去的或者其衍生物）的配體與金屬離子之間發生靜電吸引、離子交換、螯合等作用，從而對金屬離子進行吸附與洗脫的作用.常用的生物質吸附劑有柿子皮、桔子皮、螃蟹殼、廢紙、秸稈、稻殼等，當然僅僅依靠它們自己原始的吸附能力還不能滿足人們對它們的要求，所以運用了許多化學方法對其改性后，大大的提高了他們的吸附能力，所以生物質吸附劑是一種很用應用發展前景的吸附劑.總體來說，生物吸附劑還有很大的潛力值得人們去開發利用，人們對它的研究還沒達到相當透徹的地步，現在這些年正是生物吸附劑向前蓬勃發展的成長期，我們應該通過自身不斷的努力讓它的作用發揮到最大程度，讓其在人們日常生活中變得更加高效、更加綠色環保、更加適應人類前進的腳步.

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1673-260X（2015）12-0017-02