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基于层层自组装表面离子印迹技术的铷的高效富集过程研究
结题报告
批准号:
U1607107
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
任钟旗
依托单位:
学科分类:
B08.化学工程与工业化学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
孔德隆、和立超、杜建、刘欢、王念、梁忠瑞
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
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中文摘要
铷具有独特的物理化学性质,在国防、电子、能源、医学等领域有着不可替代的用途。虽然我国青海盐湖中含有大量的铷,但由于盐湖体系的复杂性,对其进行高效的提取富集一直是研究者们关注的热点和难点。本申请课题将层层自组装与表面离子印迹技术相结合,采用吸附再交联方式制备具有高选择性、高吸附量和快速吸附动力学的新型可控的层层自组装表面离子印迹吸附材料。通过设计合成的冠醚及杯芳烃衍生物对聚合电解质进行改性,以改性后具备较好组装能力的氧化石墨烯和碳纳米管复合材料为基体,采用不同的组装方式将改性的聚合电解质沉积到基体表面,进行层层自组装过程,结合吸附再交联方式进行印迹过程,探讨制备过程、吸附和解解吸过程、及特异性识别过程的机理,设计并建立吸附-解吸富集分离工艺,优化工艺参数,构建过程的传质模型,最终期望形成一项具有自主知识产权的高盐度体系中铷的高效提取方法,为盐湖资源的高效利用提供理论基础和技术支撑。
英文摘要
Rubidium plays an irreplaceable role in defense, electronics, energy and other fields due to its unique physical and chemical properties. The total amount of rubidium is very huge in salt lakes of our country. However, due to the complexity of salt lake system, the high-efficient enrichment for rubidium has been one of the most difficult problems and gained more and more attention. The aim of this study is to combine layer by layer self-assemble technology and surface ion imprinted technology, and to adopt adsorption-crosslinking method to prepare a high performance adsorbent with high adsorption capacity, fast adsorption kinetics, and high selectivity for Rubidium enrichment. The polyelectrolyte is going to be modified by crown ethers and calixarenes derivatives; the modified graphene and carbon nanotubes will be prepared as substrate materials. The modified polyelectrolyte will be deposited on the substrate materials surface with different assemble methods, then layer by layer self-assemble process will be performed; at last, an imprinted process will be carried out combined with adsorption-crosslinking method, and the mechanism of the preparation process will be investigated in detail. The adsorption-desorption process mechanisms and the special recognition mechanism are also going to be studied systematically. An adsorption-desorption separation technology will be thus developed with the optimization of operation parameters based on the constructed mathematical model. It can be expected that independent intellectual property rights on a high-efficient Rubidium enrichment technique can be established, which can provide theoretical basis and technical support for the effective utilization of resource in salt lakes.
青海盐湖有丰富的锂、铷、铯等战略资源,其中铷在国防、能源、医学等领域有着不可替代的用途,但由于盐湖体系的复杂性,对其进行高效的提取富集一直是研究者们关注的热点和难点。本研究将层层自组装与离子印迹技术相结合制备具有高性能的层层自组装表面离子印迹吸附材料,进行盐湖体系中铷的高效富集提取的研究。主要开展了以下几方面工作:(1)层层自组装制备亚铁离子、铷离子印迹复合材料及其性能研究;(2)基于苯并12冠4醚制备Rb(I)印迹聚合物及其吸附性能研究;(3)基于18冠6醚制备Rb(I)印迹聚合物及其吸附性能研究;(4)基于18冠6醚的Rb(I)表面印迹聚合物的制备及其吸附性能研究;(5)基于碳纳米管的Rb(I)表面印迹聚合物的制备及其吸附性能的研究。.首先,本研究基于层层自组装和印迹技术合成制备了5种印迹聚合物,分别进行制备条件、吸附条件的优化以及吸附过程动力学模型的研究,同时考察Rb(I)印迹聚合物的重复利用性以及在不同体系中的吸附选择性。对比实验结果可知:(1)与苯并12冠4醚相比,以18冠6醚为选择性吸附配体,印迹聚合物具有更好的吸附性能,平衡时间为6min,最大吸附量为213.076 mg/g, 在二元体系Rb(I)/K(I)、Rb(I)/Na(I)、Rb(I)/Li(I)中的选择性系数分别为1.266、1.139、1.384;(2)表面印迹技术能够有效提高印迹聚合物的吸附选择性:以18冠6醚为配体通过表面印迹技术制备的印迹聚合物在二元体系Rb(I)/K(I)、Rb(I)/Na(I)、Rb(I)/Li(I)中的选择性系数分别为1.131、1.404、2.633;基于碳纳米管制备的Rb(I)印迹聚合物在二元体系Rb(I)/Na(I)、Rb(I)/Li(I)、Rb(I)/Mg(II)中的选择性系数分别为2.661、1.533、2.908;(3)吸附过程动力学研究表明印迹聚合物吸附过程主要为化学吸附,而吸附层数主要由印迹聚合物表面吸附位点的分散程度决定。 .共发表SCI收录论文22篇,申请和授权国家发明专利6项,参加国内外交流5次,培养博士研究生2名,硕士研究生6名。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.cej.2017.12.091
发表时间:2018
期刊:Chemical Engineering Journal
影响因子:15.1
作者:Zhu Xinyan;Chen Xinjian;Yang Zemeng;Liu Ying;Zhou Zhiyong;Ren Zhongqi
通讯作者:Ren Zhongqi
Facile Preparation of Ion-Imprinted Chitosan Microspheres Enwrapping Fe3O4 and Graphene Oxide by Inverse Suspension Cross-Linking for Highly Selective Removal of Copper(II)
通过反悬浮交联轻松制备包裹 Fe3O4 和氧化石墨烯的离子印迹壳聚糖微球,用于高选择性去除铜 (II)
DOI:10.1021/acssuschemeng.7b01761
发表时间:2017-08-01
期刊:ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
影响因子:8.4
作者:Kong, Delong;Wang, Nian;Ren, Zhongqi
通讯作者:Ren, Zhongqi
DOI:10.1021/acs.energyfuels.9b02132
发表时间:2019-08
期刊:Energy & Fuels
影响因子:5.3
作者:Tu Yuming;Li Tenghui;Yu Guojia;Wei Lu;Ta La;Zhou Zhiyong;Ren Zhongqi
通讯作者:Ren Zhongqi
DOI:10.1002/cjce.23606
发表时间:2019
期刊:Canadian Journal of Chemical Engineering
影响因子:2.1
作者:Feng Shanhua;Sun Jianjun;Ren Zhongqi;Zhou Zhiyong;Zhang Fan;Liu Wei
通讯作者:Liu Wei
DOI:10.1016/j.cej.2017.01.042
发表时间:2017
期刊:Chemical Engineering Journal
影响因子:15.1
作者:Yang Zemeng;Ma Yuepeng;Liu Ying;Li Qunsheng;Zhou Zhiyong;Ren Zhongqi
通讯作者:Ren Zhongqi
钙基高分散双位点臭氧氧化催化剂的应用基础研究
  • 批准号:
    22338001
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    230万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    任钟旗
  • 依托单位:
钙基高分散双位点臭氧氧化催化剂的应用基础研究
  • 批准号:
    22338001
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    230万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    任钟旗
  • 依托单位:
基于酸性功能型离子液体“氧化-萃取”一锅法超深度脱硫技术研究
  • 批准号:
    U1862113
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    42.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    任钟旗
  • 依托单位:
可逆响应溶剂相变萃取分离过程研究
  • 批准号:
    21576010
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    任钟旗
  • 依托单位:
手性分子印迹膜的制备及其拆分过程研究
  • 批准号:
    21276012
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    任钟旗
  • 依托单位:
手性药物的双有机相预分散浸没式液膜萃取拆分及机理研究
  • 批准号:
    21076011
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    任钟旗
  • 依托单位:
中空纤维支撑体膜材料及结构对液膜过程稳定性及传质强化的研究
  • 批准号:
    20706003
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    18.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    任钟旗
  • 依托单位:
国内基金
海外基金