大豆蛋白基材料(SPI-N263)在含钼溶液中高效选择性吸附分离铼的研究

为解决含钼溶液中铼(Re)选择性回收难题，研究人员开发了一种新型大豆蛋白分离物(SPI)与甲基三辛基氯化铵(N263)复合吸附材料(SPI-N263)。该材料通过离子交换(Cl?/ReO4?)和静电相互作用，在宽pH范围(2-12)下实现Re/Mo分离因子(βRe/Mo)达4.4，吸附容量61 mg/g，五循环后仍保持80%效率，为稀有金属回收提供绿色解决方案。

　　

铼(Re)作为航空航天和石油精炼领域不可替代的战略金属，其全球年产量不足50吨，主要伴生于钼(Mo)矿中。然而，ReO₄?与[Mo₇O₂₄]^6-相似的离子半径和化学性质，使得传统分离方法效率低下，尤其在碱性条件下现有吸附剂几乎失效。更棘手的是，工业废水中Cl?、SO₄^2-等竞争阴离子进一步加剧分离难度。面对这一"稀有金属提纯界珠穆朗玛峰"，陕西师范大学的研究团队另辟蹊径，将目光投向大豆蛋白这一天然高分子材料。

研究团队创新性地将大豆蛋白分离物(Soy Protein Isolate, SPI)与甲基三辛基氯化铵(Methyl trioctyl ammonium chloride, N263)在三氟乙醇中复合，构建出SPI-N263杂化材料。通过批量吸附实验结合FTIR、XPS等表征技术，系统考察了pH、温度、初始浓度等参数影响。关键实验技术包括：1) 采用伪二级动力学模型和Freundlich等温线分析吸附机制；2) 通过Zeta电位测定阐明表面电荷特性；3) 利用实际工业废水验证抗干扰能力。

吸附等温线研究
在298-333K温度范围内，SPI-N263对Re的吸附量随温度升高而增加，表明过程为吸热反应。Freundlich模型拟合优度(R²>0.98)揭示其多分子层吸附特征，最大吸附量达61 mg/g，远超传统树脂材料。

SPI-N263合成与表征
热重分析(TGA)显示N263负载量达47.7%，FTIR证实复合物中形成新的N-H···Cl氢键。XPS谱图中400.8 eV特征峰证实季铵盐中N⁺与ReO₄?的静电相互作用，而Mo 3d信号微弱印证了选择性排斥机制。

结论与意义
该研究突破性地实现了三个"首次"：首次将食品级蛋白材料应用于稀有金属分离；首次在宽pH范围(特别是碱性条件)下获得β_Re/Mo达4.4的分离效能；首次证明生物基材料在含Cl?、SO₄^2-等复杂体系中的稳定性。其创新机制在于：1) N263提供离子交换位点(Cl?→ReO₄?)；2) SPI的负电残基排斥[Mo₇O₂₄]^6-；3) 蛋白质网络的空间限域效应。这项发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》的成果，为战略金属回收提供了兼具环境友好性与经济可行性(成本降低约60%)的新范式。