一种疏水性纳米浮选捕收剂及制备方法
【专利摘要】本发明一种疏水性纳米浮选捕收剂及制备方法，以苯乙烯和单体N为反应单体，控制苯乙烯和单体N的质量比为40：1，单体N、乳化剂、引发剂的质量比分别为5：4：1。具体制备是在氮气保护下，将1/10总质量的苯乙烯、乳化剂搅拌混合20?30 min后升温至65?75℃，维持400 r/min的转速搅拌混合20?30 min；其后加入引发剂，继续搅拌10?20 min；接着在4?5 h内再滴加完单体N、9/10总质量的苯乙烯，之后继续反应16?20 h；反应得到的纳米乳液经透析处理后，得到的透析产物再在70℃温度下烘干10 h，制得疏水性纳米浮选捕收剂。本发明疏水性纳米捕收剂能更好地穿过目的矿物表面罩盖的细泥，与其接触、作用，将其高效回收，而且制备方法操作简单，易于控制，回收率高。
【专利说明】
一种疏水性纳米浮选捕收剂及制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种疏水性纳米浮选捕收剂及制备方法，具体属于有机高分子材料金 额领域。
【背景技术】
[0002] 随着矿产资源的不断开采利用，优质矿越来越少，微细粒矿物已经成为困扰选矿 工作者的一大难题。对于微细粒矿物的研究取得一定效果的方法有三种:载体浮选、选择性 絮凝和微泡浮选柱。载体浮选通过载体来间接增加目的矿物的粒度，从而增加它和气泡的 碰撞概率，但由于工艺要求高强度的调浆、严格的载体粒度范围和较高载体比例，实施起来 有一定困难。选择性絮凝通过目的矿物颗粒间的团聚来直接增加矿物粒度，但是絮团中脉 石矿物的夹杂，使其难以获得高品位的精矿。微泡浮选柱通过将气泡切割得更加微小来增 加矿物和气泡的碰撞几率，对微细粒矿物的回收有一定的效果，但是它的高差大，配置复 杂，充气器易结垢堵塞，矿浆在柱体内易上下翻腾，对矿物的适应性和稳定性差等缺点，限 制了其大规模应用。
[0003] 新时期，纳米粒子的特异性质已受到越来越多人的关注，在化工、医药、材料、通信 等领域也取得了显著成果。将纳米技术应用于各个学科来解决其面临的难题，已经成为大 家一致的选择，由此产生的一系列与纳米技术相结合的交叉学科层出不穷。鉴于纳米技术 在废纸脱墨和处理水中金属离子两方面的成功应用，纳米粒子也可以更有效地吸附到微细 粒矿物上，增大目的矿物和气泡的碰撞概率，从而得到较理想的回收率。传统的小分子捕收 剂很难穿透微细粒矿物表面罩盖的矿泥与目的矿物发生作用，从而导致微细粒矿物的回收 率低，药剂消耗量大;新型功能化纳米粒子捕收剂的最大优点就是凭借其庞大的"体型"能 够穿透罩盖的矿泥层与目的矿物接触，再借助它的强吸附能力将目的矿物吸附到纳米粒子 捕收剂上。
[0004] 虽然目前已经报道很多纳米粒子对金属离子、油墨等吸附的应用，如王英杰采用 乳液聚合制备的功能化微纳米粒子聚苯乙烯，在对铀酰离子的吸附试验中表现出良好的性 能，参见王英杰，硕士论文，苏州大学，2013;纳米Ti02胶体可以同时有效去除废纸浆中的油 墨和胶黏物，参见杨磊，陈小泉，沈文浩等，中国造纸，2007(12);采用溶胶-凝胶法制备的纳 米铁酸锰粒子具有极大的比表面积，对污水中的Cr 6+的去处能力极好;但是还没有应用功能 化纳米粒子作为矿物浮选捕收剂的研究。
[0005] 乳液聚合具有以下特点连续相是水，便于体系散热，防止局部过热而爆聚；自由基 链浓度大使反应速率很大;聚合介质便宜，易得，无污染;工艺简单，操作灵活。这些优点使 得乳液聚合法在纳米粒子合成中得到广泛的应用。而乳液聚合中的饥饿态半连续乳液聚合 因为得到的纳米粒子稳定性好，粒径分布窄且易控制等在乳液聚合中占有重要地位。
[0006] 人们对纳米粒子与金属离子、污物和油墨吸附性能的研究已经开始，制备疏水性 高选择性纳米粒子作为浮选捕收剂来回收微细粒难选矿物，十分必要且可行。本发明采用 乳液聚合方法制备了 一种有机疏水性高选择性纳米粒子浮选捕收剂，能有效实现微细粒黄 铜矿的回收。
【发明内容】
[0007] 针对一些现有技术难以解决的问题，本发明的目的在于提供一种疏水性纳米浮选 捕收剂及制备方法。
[0008] 所述的纳米浮选捕收剂分子式结构式为：
[0010] 其中官能团Μ为黄原酸基团、咪唑基团、噻唑基团、恶唑基团中的一种;m是42-84，n 是32-72;
[00?1 ]所述的制备方法以苯乙稀和单体N为反应单体，控制苯乙稀和单体N的质量比为 40:1，单体N、乳化剂、引发剂的质量比分别为5:4:1，采取乳液聚合工艺;具体过程为:在氮 气保护下，将1/10总质量的苯乙烯、乳化剂搅拌混合20_30min后升温至65-75°C，维持400r/ min的转速搅拌混合20-30min;其后加入引发剂，继续搅拌10-20min;接着在4-5h内再滴加 完单体N、9/10总质量的苯乙烯，之后继续反应16-20h;反应得到的纳米乳液经透析处理后， 得到的透析产物再在70°C温度下烘干10h，制得疏水性纳米浮选捕收剂。
[0012]所述的单体N为异戊基黄原酸酯、2-乙烯基咪唑、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并恶 唑中的一种；引发剂是偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸铵中的一种;乳化剂是十六烷基三甲基 溴化铵、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇中的一种。
[0013]所述的纳米浮选捕收剂为直径在60~120nm的疏水性粒子。
[0014] 所述的透析处理截留的分子量为8000-14000。
[0015] 本发明的有益效果:本发明在乳液聚合的过程中添加了功能单体，它含有对目的 矿物具有选择性吸附作用的基团，与普通的纳米粒子相比提高了选择性;本疏水性纳米浮 选捕收剂为由C、H、0、N、S组成的有机物质，不会给目的矿物引入杂质元素;与传统小分子浮 选捕收剂相比，本疏水性纳米捕收剂能更好地穿过目的矿物表面罩盖的细泥，与其接触、作 用，将其高效回收。本发明纳米捕收剂制备方法操作简单，易于控制，回收率高。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0017] 实施例！
[0018] 第一步：将苯乙烯和CTAB(十六烷基三甲基溴化铵）按配方比例分别称取0.5g、 〇. lg，置于盛有蒸馏水的三口烧瓶中，密封。
[0019] 第二步：在充入氮气的条件下，搅拌混合20min，接着将温度定为70 °C，转速为 400r/min的恒温磁力搅拌水浴锅中预反应20min。
[0020] 第三步：称取〇.〇25g引发剂V50(偶氮二异丁脒盐酸盐)溶于10ml蒸馏水注射入三 口烧瓶中反应15min。
[0021] 第四步:再然后按配方称取0.125g VI(1-乙烯基咪唑）溶于4.9ml蒸馏水中和4.5g 苯乙烯，分别以一定速度缓慢滴加5h，之后反应持续19h。
[0022]第五步:量取聚合反应得到的纳米乳液50ml，置于透析袋中，再将透析袋放入盛有 蒸馏水的小烧杯中，将小烧杯放到磁力搅拌器上搅拌，每隔5h换一次小烧杯中的蒸馏水。3 天后取出透析袋，即为透析产品。
[0023]第六步:将透析所得物在70°C温度下烘干，即得所需疏水性纳米粒子捕收剂。 [0024]第七步:浮选试验。黄铜矿纯矿物浮选试验使用的是35mlXFG型挂槽浮选机，主轴 转速是1992r/min。浮选试验前先称取矿物2.0g于烧杯中，倒入适量蒸馏水后放到超声波清 洗仪中清洁矿物表面5min，取出，等矿物沉淀彻底后，除去上层清液，再加入蒸馏水二次清 洗后，导入浮选槽，加入适量纳米乳液，搅拌3min后，进行刮泡6min，刮出和槽底残留矿物分 别过滤，烘干后称量，得到回收率。其试验结果如下表所示：
[0026] 实施例2
[0027]第一步：将苯乙烯和SDS(十二烷基硫酸钠)按配方比例分别称取0.58、0.18，置于 盛有蒸馏水的三口烧瓶中，密封。
[0028]第二步：在充入氮气的条件下，搅拌混合20min，接着将温度定为70 °C，转速为 400r/min的恒温磁力搅拌水浴锅中预反应20min。
[0029] 第三步：称取0.025g引发剂APS(过硫酸铵）溶于10ml蒸馏水注射入三口烧瓶中反 应15min〇
[0030] 第四步:再然后按配方称取0.125g MBT(2-巯基苯并噻唑）溶于4.9ml蒸馏水中和 4.5g苯乙烯，分别以一定速度缓慢滴加5h，之后反应持续19h。
[0031] 第五步:量取聚合反应得到的纳米乳液50ml，置于透析袋中，再将透析袋放入盛有 蒸馏水的小烧杯中，将小烧杯放到磁力搅拌器上搅拌，每隔5h换一次小烧杯中的蒸馏水。3 天后取出透析袋，即为透析产品。
[0032]第六步:将透析所得物在70°C温度下烘干，即得所需疏水性纳米粒子捕收剂。 [0033]第七步:浮选试验。黄铜矿纯矿物浮选试验使用的是35mlXFG型挂槽浮选机，主轴 转速是1992r/min。浮选试验前先称取矿物2.0g于烧杯中，倒入适量蒸馏水后放到超声波清 洗仪中清洁矿物表面5min，取出，等矿物沉淀彻底后，除去上层清液，再加入蒸馏水二次清 洗后，导入浮选槽，加入适量纳米乳液，搅拌3min后，进行刮泡6min，刮出和槽底残留矿物分 别过滤，烘干后称量，得到回收率。其试验结果如下表所示：
[0035]以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并不能限制本发明，凡在本发明的精神 和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种疏水性纳米浮选捕收剂及制备方法，其特征在于： 所述的纳米浮选捕收剂分子式结构式为：其中官能团M为黄原酸基团、咪唑基团、噻唑基团、恶唑基团中的一种;m是42-84，n是 32-72； 所述的制备方法以苯乙烯和单体N为反应单体，控制苯乙烯和单体N的质量比为40:1， 单体N、乳化剂、引发剂的质量比分别为5:4:1，采取乳液聚合工艺;具体过程为:在氮气保护 下，将1/10总质量的苯乙烯、乳化剂搅拌混合20-30 min后升温至65-75°C，维持400 r/min 的转速搅拌混合20-30 min;其后加入引发剂，继续搅拌10-20 min;接着在4-5 h内再滴加 完单体N、9/10总质量的苯乙烯，之后继续反应16-20 h;反应得到的纳米乳液经透析处理 后，得到的透析产物再在70°C温度下烘干10 h，制得疏水性纳米浮选捕收剂； 所述的单体N为异戊基黄原酸酯、2-乙烯基咪唑、2-巯基苯并噻唑、2-巯基苯并恶唑中 的一种；引发剂是偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸铵中的一种;乳化剂是十六烷基三甲基溴化 铵、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇中的一种。2. 根据权利要求1所述的一种疏水性纳米浮选捕收剂及制备方法，其特征在于:所述的 纳米浮选捕收剂为直径在60~120nm的疏水性粒子。3. 根据权利要求1所述的一种疏水性纳米浮选捕收剂及制备方法，其特征在于:所述的 透析处理截留的分子量为8000-14000。
【文档编号】C08F112/08GK105884953SQ201610323884
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】何桂春, 黄开启, 康倩, 王玉彤, 肖策环
【申请人】江西理工大学