冠醚聚氨酯泡塑法分离富集钾离子的应用研究

摘要

目前我国卤水生产钾盐的工艺存在一个问题,盐田老卤不仅影响了当地的生态环境,而且还破坏了未开发的钾资源。毕竟我国钾资源有限,钾盐生产面临的一个问题是要提高资源的利用效率,因此,发展从贫钾资源和排放的老卤中提钾的新方法是十分有必要的。
　　 本文选择二苯并-18-冠-6(Dibenzo-18-crown-6,DB18C6)作为功能基,研制出一种对钾离子选择性高的新型吸附材料——冠醚(DB18C6)聚氨酯泡沫塑料,并研究了其吸附钾离子的性能及其再生性能。首先采用超声波合成二苯并-18-冠-6,并对其进行红外光谱、元素分析、紫外光谱和核磁氢谱表征。在甲酸溶液中,二苯并-18-冠-6与甲醛生成二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物,并对其进行红外光谱表征。然后制备冠醚聚氨酯泡沫塑料,经过反复实验,得到了水发泡冠醚聚氨酯泡沫塑料最佳配方:反应前,控制物料温度在20～25℃,聚醚多元醇100 g,二苯并-18-冠-6-甲醛聚合物30 g,蒸馏水5 g,硅油1.52 g,二月桂酸二丁基锡0.24 g,甲苯二异氰酸酯63 g。对合成的冠醚聚氨酯泡沫塑料进行热失重分析,实验结果表明,在200℃以下这种新型的吸附材料具有良好的热稳定性。
　　 冠醚聚氨酯泡沫塑料从水溶液中吸附钾离子的效率依赖于溶液pH值和吸附时间t。通过条件实验,确定了冠醚聚氨酯泡沫塑料对K+的最佳吸附条件:吸附时间为4小时,吸附温度为20℃,溶液pH为7。冠醚聚氨酯泡沫塑料对K+具有较高选择性和吸附量,其对K+的最大吸附容量为16.76 mg/g,是普通聚氨酯泡沫塑料的6.16倍。在选择性试验中,冠醚聚氨酯泡塑对K+的配位吸附选择性系数是Na+的1.97倍,Mg2+的16.85倍,Ca2+的3.35倍,说明冠醚聚氨酯泡沫塑料在此混合溶液中对K+具有较高选择性。这种新型冠醚聚氨酯泡沫塑料的再生性能良好,连续6次再生后的冠醚聚氨酯泡沫塑料对钾离子的吸附量仍为92.59％,变化不大,说明这种吸附剂的吸附性能是比较稳定的,可以循环多次利用。