发明名称 以超顺磁复合粒子回收金属离子之方法与系统
摘要 本发明系关于一种新颖之超顺磁复合粒子,系包含:一超顺磁粒子及一包覆于该超顺磁粒子表面之具可吸附金属离子之高分子。本发明亦揭露一合成新颖之超顺磁复合粒子的方法,系包含:制备一水与有机溶剂之混合溶液;将金属离子溶液与硷液加入前述混合溶液共沈,以制备超顺磁粒子晶种;以及将具可吸附金属离子的配位基之高分子单体与起始剂加入前述之超顺磁粒子晶种,使高分子聚合于晶种表面,成为一超顺磁复合粒子。本发明之超顺磁粒子可应用于金属分离与回收系统,藉由超顺磁粒子具表面活性大以及吸附金属离子之反应机制等特点,可有效且迅速回收废水中之金属离子。
申请公布号 TWI264738 申请公布日期 2006.10.21
申请号 TW094143530 申请日期 2005.12.09
申请人 财团法人工业技术研究院 发明人 蔡金英;杨奉儒;周佳静
分类号 H01F1/00 主分类号 H01F1/00
代理机构 代理人 郭雨岚 台北市大安区仁爱路3段136号15楼;林发立 台北市大安区仁爱路3段136号15楼
主权项 1.一种超顺磁复合粒子,包含:一超顺磁粒子及一包覆于该超顺磁粒子表面之具可吸附金属离子之高分子,且前述高分子系藉由自由基高分子聚合反应包覆前述超顺磁粒子表面。2.如申请专利范围第1项之超顺磁复合粒子,其中前述高分子系为香豆酸(P-coumaric acid)、桂皮酸(cinnamic acid)、4,4'二苯乙烯二胺2,2'二磺酸(4,4'-Diaminostilbene-2,2'-disulfonic acid)、4氨基4'硝基苯乙烯-2,2'二磺酸二钠盐(4-Amino-4'-nitrostilbene-2,2'-disulfonicacid Disodium salt)。3.如申请专利范围第1项之超顺磁复合粒子,其中前述超顺磁粒子系由Fe2+/Fe3+共沈反应而制得的铁氧化物、Mg2+/Fe3+共沈反应而制得的铁镁氧化物或Co2+/Fe3+共沈反应而制得的铁钴氧化物。4.如申请专利范围第3项之超顺磁复合粒子,其中前述铁氧化物系包含Fe2O3及/或Fe3O4。5.如申请专利范围第3项之超顺磁复合粒子,其中前述铁镁氧化物系包含MgFe2O4。6.如申请专利范围第3项之超顺磁复合粒子,其中前述铁钴氧化物系包含CoFe2O4。7.一种制备超顺磁复合粒子的方法,系包含:制备一水与有机溶剂之混合溶液;将金属离子溶液与硷液加入前述混合溶液共沈,以制备超顺磁粒子晶种;以及将具可吸附金属离子的配位基之高分子单体与起始剂加入前述之超顺磁粒子晶种,使高分子聚合于晶种表面,成为一超顺磁复合粒子。8.如申请专利范围第7项之方法,其中前述水为去离子水。9.如申请专利范围第7项之方法,其中前述有机溶剂为IPA、THF、环己烷、丙酮、三氯甲烷或乙醚。10.如申请专利范围第7项之方法,其中前述含制备超顺磁粒子之金属离子溶液为含Fe2+/Fe3+之溶液、Mg2+/Fe3+之溶液或Co2+/Fe3+之溶液。11.如申请专利范围第7项之方法,其中前述超顺磁晶种系包含Fe2O3及/或Fe3O4、MgFe2O4或CoFe2O4。12.如申请专利范围第7项之方法,其系于一超音波及高温环境下进行。13.如申请专利范围第12项之方法,其中前述高温为35℃至70℃。14.如申请专利范围第13项之方法,其中前述高温为40℃至60℃。15.如申请专利范围第14项之方法,其中前述高温为50℃。16.如申请专利范围第7项之方法,其中前述高分子单体为具有聚合双键并可吸附金属离子之化合物。17.如申请专利范围第16项之方法,其中前述高分子单体为香豆酸(P-coumaric acid)、桂皮酸(cinnamic acid)、4,4'-二苯乙烯二胺-2,2'-二磺酸(4,4'-Diaminostilbene-2,2'-disulfonic acid)、4-氨基-4'-硝基苯乙烯-2,2'-二磺酸二钠盐(4-Amino-4'-nitrostilbene-2,2'-disulfonic acidDisodium salt)。18.如申请专利范围第7项之方法,其中前述起始剂为可产生自由基之化合物。19.如申请专利范围第18项之方法,其中前述化合物为偶氮二异丁(AIBN)、过氧化苯(BPO)、过氧焦硫酸钾(KPS)。20.如申请专利范围第7项之方法,其中前述使高分子单体聚合于超顺磁粒子晶种表面之方法系为自由基高分子聚合法。21.如申请专利范围第7项之方法,其中前述硷液为氢氧化铵、氢氧化钾、氢氧化纳或氢氧化锂。22.一种分离及回收金属之超顺磁复合粒子系统,系包含:一进料反应单元,其包含有如申请专利范围第1项所述之超顺磁复合粒子;一金属脱附单元,其具有一进料端与出料端,用于分离超顺磁复合粒子与结合于其表面之金属离子;以及至少一高梯度磁分离单元;其中前述进料反应单元系与至少一高梯度磁分离单元连结;前述金属脱附单元之进料端与出料端皆与至少一高梯度磁分离单元连结。23.如申请专利范围第22项之系统,其中前述进料反应单元包含一溶液搅拌装置。24.如申请专利范围第23项之系统,其中前述溶液搅拌装置为直流搅拌器。25.一种废水回收金属离子的方法,系包含:(a)将含金属离子之废水导入一含有如申请专利范围第1项所述之超顺磁复合粒子的反应槽,使金属离子与超顺磁复合粒子结合成一复合体;(b)将步骤(a)中之废水导入一高梯度磁分离单元,其中前述复合体被磁力所吸附,剩余废水直接排放或进行其他废水处理程序;(c)步骤(b)中之含复合物之溶液于前述高梯度磁分离单元之磁场消失后,进入一金属脱附单元,以脱附剂分离复合物中的金属离子与超顺磁复合粒子;(d)步骤(c)中脱附后之溶液进入高梯度磁分离单元后,其中超顺磁复合粒子被磁力所吸附,剩余含有金属离子之溶液排出并回收;以及(e)步骤(d)中之超顺磁复合粒子于磁场消失后,离开高梯度磁分离单元,进行再生程序后,进入步骤(a)中之反应槽重复使用。26.如申请专利范围第25项所述之方法,其中前述步骤(c)中之脱附剂为稀释盐酸、稀释硝酸、稀释硫酸。27.一种超顺磁复合粒子,包含:一超顺磁粒子及一包覆于该超顺磁粒子表面之具可吸附金属离子之高分子,该超顺磁复合粒子系由申请专利范围第7项所述之方法制得。图式简单说明:第一图系为本发明实施例一中制备超顺磁复合粒子之流程图。第二图系为本发明实施例一中所制备超顺磁复合粒子之磁滞曲线图。第三图系为本发明实施例一中所制备超顺磁复合粒子之IR光谱。第四图系为本发明实施例二超顺磁复合粒子之金属离子吸附效能测试图。第五图系为本发明实施例三之超顺磁复合粒子系统之废水金属离子回收流程图。
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