新型萃淋树脂的设计合成及分离铟（III）、铁（III）的机理研究

我国战略金属铟的储量和产量均居世界首位，铟极少有独立矿床，铟、铁的高效、绿色分离是近年来稀散金属冶金领域的难点。萃淋树脂法兼具溶剂萃取与离子交换优点，可望用于从酸性介质中分离铟、铁，但该方法的吸萃分离机理尚不清楚，同时现有树脂的选择性也难以达到要求，因而影响了该法的实际应用。本项目首先以聚合方法制备系列不同结构和功能的新型酸性萃淋树脂并对其表征；以静态法和动态法考察树脂吸萃铟（III）、铁（III）及共存离子的性能差异，优化分离铟（III）、铁（III）等离子的适宜树脂及环境条件；之后通过现代仪器考察在不同酸度、温度和金属离子浓度条件下，树脂吸萃铟（III）、铁（III）过程中，树脂比表面积与孔容、萃取剂的结构与存在形态对吸萃速率、吸萃容量和分离系数的影响以及萃取剂在树脂内的迁移方式和扩散方式对树脂吸萃速率的影响，建立新的吸萃动力学模型；最后提出树脂分离铟（III）、铁（III）的机理。

金属铟被广泛应用于液晶材料和核工业等高科技领域。铟极少有独立矿床，其提取主要来自于其他金属冶炼副产物和二次资源。在酸性体系中铁(III)与铟(III)的吸附性能极为相似，现有的溶剂萃取与离子交换两种技术难以高效、绿色地分离回收铟、铁。我国铟的储量和产量均居世界首位，探索新型的分离回收铟、铁的方法具有的重要意义。浸渍树脂技术结合了溶剂萃取技术和离子交换技术的优点，通过灵活选择萃取剂和载体，可以得到高选择性吸附剂。该方法可望用于从酸性介质中分离铟、铁，但其吸萃分离机理尚不清楚，同时现有浸渍树脂的使用稳定性、选择性也难以达到要求，因而影响了该法的实际应用。.为提高浸渍树脂的使用稳定性能，提出了两种处理方式：一是选用带有碱性或酸性基团的树脂作为反应性载体或对树脂载体进行改性（如引入硝基）以减少萃取剂的流失；二是对浸渍树脂进行后包覆处理，所使用的包覆材料有聚乙烯醇-硼酸和聚丙烯酸等。为提高浸渍树脂的选择性，以国内原料为基础，通过萃取剂的优化、载体的选择、改性等方式，分别选用2-乙基己基膦酸单（2-乙基己基）脂（P507）、仲辛基苯氧基乙酸(CA-12)、三烷基氧化磷(Cyanex923)和甲基三辛基氯化铵（N263）等为萃取剂，叔胺离子交换树脂（D301）、非极性大孔吸附树脂（HZ818、HZ830）、活性碳纤维(ACF)等为载体制备了含酸性、中性、碱性萃取剂系列的浸渍树脂。采用扫描电镜、热重分析仪和红外光谱仪等对制备的系列树脂进行了表征。以静态法和动态法考察了系列树脂吸萃铟（III）、铁（III）及共存离子的性能差异，优化出分离铟（III）、铁（III）等离子的适宜树脂及环境条件。考察了树脂吸萃铟（III）、铁（III）过程中不同酸度、温度和金属离子浓度对吸萃速率、吸萃容量和分离系数的影响，建立了吸萃动力学模型。以斜率法、等摩尔系列法、饱和法和红外光谱分析法等探讨了浸渍树脂吸附分离铟（III）、铁（III）中生成萃合物的组成，提出了吸萃反应方程式和反应机理。以铜冶炼烟尘和废弃 LCD为实际应用体系，分别以盐酸和硫酸作浸出液，选用不同的浸渍树脂通过先选择吸附、后分步洗脱的方式分离回收其中的 In(Ⅲ)。.本项目的研究为绿色、高效分离回收铟等稀散金属提供了一种方法，为制备出针对特定对象的高效吸附剂提供了参考，为建立浸渍树脂分离技术提供了必要的理论基础。