[发明专利]负载钛酸盐的生物质碳气凝胶吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种负载钛酸盐的生物质碳气凝胶吸附剂及其制备方法与应用。所述制备方法包括：将生物质原料于150～200℃处理8h以上，之后对所获固形物进行冷冻干燥处理，获得生物质碳气凝胶；以及，使所述生物质碳气凝胶与含钛试剂的溶液充分接触，所述含钛试剂选自在水热条件下能够分解生成二氧化钛的化合物，之后在强碱溶液中进行水热反应，获得负载钛酸盐的生物质碳气凝胶吸附剂。本发明的生物质碳气凝胶吸附剂对吸附分离溶液中铷、铯离子的选择性好，吸附量高，去除时间较短，抗辐射和热稳定性好，可以实现对溶液中铷铯的吸附分离；该物质为块状，便于固液分离，可进行柱操作，尤其可以用于通过动态柱吸附分离溶液中的铷、铯离子。

技术领域

本发明涉及一种碳气凝胶吸附剂，尤其涉及一种负载钛酸盐的生物质碳气凝胶吸附剂及其制备方法，以及其在吸附分离铷、铯离子中的应用，属于吸附剂的制备技术领域。

背景技术

生物质碳气凝胶材料是一种价格低廉、来源广泛、环境友好型的优质骨架材料，由于其多孔性、质轻且易于表面修饰等优点，在超级电容器、电吸附电极、催化剂载体及吸附分离等方面具有广泛的应用。生物质碳气凝胶可以由生物质材料通过低温水热、冷冻干燥等手段得到，在制备过程中，生物质碳气凝胶材料骨架结构中会带有大量的可修饰基团，如羰基、羧基、羟基等，有利于进行功能化改造和表面修饰，从而得到具有对目标离子具有选择性的吸附材料。生物质碳气凝胶材料常用与吸附分离有机污染物、重金属离子等，但是其在盐湖卤水中元素的分离方面应用较少。

铷铯及其化合物由于其特有的光电特性，在生物医药、电子器件、航空航天等领域具有一些特殊的不可替代的应用。随着科技的发展，对铷铯的需求也越来越大。自然界中铷铯资源包括固体和液体资源两部分，其中液体资源主要是指海水和盐湖卤水。目前，如何开发利用盐湖卤水中的铷铯已经引起了人们的广泛关注。

萃取法是从溶液中分离铷铯的常用方法之一，溶剂萃取法分离、提取铷铯是近年来研究较多、应用潜力较大、进展较快的技术，该法处理容量大，反应速度快，易实现连续自动化操作。该方法采用的主要萃取剂有冠醚、酚醇类试剂、杯芳烃、二苦胺及其衍生物等。但是溶剂萃取过程中需要用到大量的有机溶剂和萃取剂，另外还需要用到大量酸进行反萃。

沉淀法利用溶液中铷铯离子能与大体积的某些试剂反应结合形成难溶化合物或结晶沉淀，实现铷铯与其他金属的分离。常用于沉淀铷离子的大体积阴离子物质主要有：杂多酸、多卤化物、络合酸盐、矾类和某些有机试剂等。此法可用于粗产品进一步提纯，适用于浓度较高的体系中分离铷铯，且由于有些沉淀剂价格较高，沉淀过程较复杂，生成的沉淀物稳定性差，故而此法应用较少。

吸附法(离子交换法)是一种比较适合于低浓度溶液中分离铷铯的方法。常用的吸附剂分为有机树脂吸附剂和无机吸附剂。有机树脂虽然交换容量大，但耐热性和抗辐射性能差，且易受高价金属离子的干扰，在工业应用中价值不大。无机吸附剂包括沸石、杂多酸盐、铁氰化物等，其选择性高、吸附性好、过程易控、可连续操作，又克服耐热性和抗辐射性能差的缺点。无机离子吸附法工艺简单、选择性好、回收率高，易实现工业化，成为目前研究的重点。

综上所述，无机吸附剂是适合于溶液中分离铷铯的方法，但是由于铷铯的无机吸附剂多为粉晶结构，颗粒小，不利于固液分离和上柱操作。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种负载钛酸盐的生物质碳气凝胶吸附剂及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的还在于提供所述负载钛酸盐的生物质碳气凝胶吸附剂在对铷、铯离子吸附分离中的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种负载钛酸盐的生物质碳气凝胶吸附剂的制备方法，其包括：

将生物质原料于150～200℃处理8h以上，之后对所获固形物进行冷冻干燥处理，获得生物质碳气凝胶；以及，