[發明專利]改性介孔空心硅球吸附劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201710133410.7
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106902781B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 邱鳳仙;王媛媛;徐雪超;鄭旭東;張濤;徐吉成
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C22B3/24;C22B26/10;C22B26/12;C02F101/10
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本發明屬于材料制備和分離技術領域，涉及鋰/銣離子吸附材料的制備，尤其涉及一種改性介孔空心硅球吸附劑的制備方法及其應用。本發明先合成介孔空心硅球(HS)，然后利用浸漬法，在介孔空心硅球(HS)表面負載錳系鋰離子篩（HMO），最后用3?氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性后而成。本發明合成工藝步驟簡單，所制得的微納米空心介孔硅球具有比表面積大、表面羥基可修飾、單分散性良好、粒徑與孔道大小可調等優點，對具有高比表面的微納米空心介孔硅球表面進行修飾，極大地提高了材料的吸附容量。本發明將錳系鋰離子篩和APTES復合微納米空心介孔硅球后，獲得的改性介孔空心硅球吸附材料具有獨特的物理化學性能，能對鋰/銣離子進行高效、高選擇性的吸附分離。

技術領域

本發明屬于材料制備和分離技術領域，涉及鋰/銣離子吸附材料的制備，尤其涉及一種改性介孔空心硅球吸附劑的制備方法及其應用。

背景技術

中國的鹽湖主要分布在青藏高原，湖水中含多達 59 種以上元素，其中 B 與 Li、Cs、K、Rb有密切共生關系，其含量隨湖水礦化度增長，大致呈正相關。西藏碳酸鹽型鹽湖呈帶狀分布，以岡底斯山脈-念青唐古拉山脈為界分為崗南和崗北兩個鹽湖亞帶。崗南亞帶鹽湖規模較小，鋰含量低；崗北亞帶西段鹽湖以富含銫為特征。鋰礦物以天然Li₂CO₃（扎布耶石）與含鋰白云石為主，主要集中在扎布耶等鹽湖，這些鹽湖都為綜合性鹽湖礦床，湖水中除富含 Li、B、K元素外，還特別富含 Br、Rb、Cs等元素。

鋰是自然界中最輕的金屬，具有高比熱、高電導率和化學活性強等獨特的物理化學特性, 有著廣泛的用途。目前, 鋰金屬及其化合物在玻璃陶瓷、電解鋁、潤滑脂、空調制冷和有機合成、冶金、醫藥、化工、試劑等傳統工業領域的應用持續增長，在鋁鋰合金、鋰電池和核聚變等高新技術領域的應用也不斷得到擴大。

早期的鋰大都是從含鋰礦石中提取，但含鋰礦石的日益減少，品位逐漸下降，隨著含鋰鹽湖的不斷發現，于是人們逐漸將提鋰的目光轉向了鹽湖提鋰。目前鹽湖含鋰量已占地球鋰資源的 91%，鹽湖提鋰也成為科學界研究的熱點。從鹽湖鹵水中提鋰，工藝簡單，成本低，已逐漸取代從鋰礦石生產鋰。

銣金屬及各種鹽類、化合物，因其具有其他物質不可替代的極為優異的光電效應和特殊性能，被廣泛應用于光電管、電光源、X-線圖像增強器、轉換晶體、時間頻標、特種玻璃、特種陶瓷、催化劑、催化劑添加劑、催化劑復活劑、生物工程、磁流體發電、熱電離子轉換發電、 離子推進發動機、激光能轉換電能、離子云長途特種通訊以及其他特殊領域。我國銣資源主要富存于鋰云母等礦石和鹽湖鹵水中，以鹵水形式存在的銣廣泛分布在青海、西藏等地的鹽湖、地熱水中。鹽湖鹵水中的銣資源將是未來開發的重點，因而研究如何從鹽湖鹵水中提取和分離銣意義重大。

因為銣是分散元素，常與其它堿金屬元素鉀、鈉、鋰、銫共存共生，而且它們的物化性質十分相似，這為銣的分離、提純和產品深加工帶來了很大困難，增加了銣提取、提純工藝的復雜性。從最古老的分步結晶法開始，逐步開發出了沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法等多種提銣工藝，并仍在研究其他有效提取方法。

吸附法是利用對鋰離子有選擇性吸附的吸附劑來吸附鋰/銣離子，再將鋰/銣離子洗脫下來，達到鋰/銣離子與其他雜質離子分離的目的。此法工藝簡單，回收率高，選擇性好，與其他方法相比有較大優越性。吸附法的關鍵是研制性能優良的吸附劑，它要求吸附劑對鋰/銣離子有優良的選擇吸附性，以便能排除鹵水中大量共存的堿金屬、堿土金屬離子的干擾；此外要求吸附劑吸附-洗脫性能穩定，適合較大規模操作使用，制法簡便，價格便宜，對環境無污染等。