[发明专利]一种高强度双交联网络铷/铯特效吸附剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种高强度双交联网络铷/铯特效吸附剂的制备方法及应用，本发明的方法包括以下步骤：（1）将热塑性酚醛树脂溶于95%的乙醇溶剂中搅拌得到透明粘稠溶液，在该溶液中加入杂多酸盐高速搅拌均匀后再加入氨基硅烷搅拌1~3 min，静置得到双交联网络凝胶；（2）将步骤（1）得到的凝胶在无水乙醇中浸泡3~5次，每次浸泡8~12 h，再将浸泡好的凝胶进行二氧化碳超临界干燥，得到高强度双交联网络铷/铯特效吸附剂。本发明制备的吸附剂压缩强度可达30 MPa，孔径分布为50~2000 nm，对铷、铯的吸附量可达0.6 mmol/g，在10次以上的动态吸附过程中本发明吸附剂仍保持结构完整，对铷、铯的吸附量仍可达0.5 mmol/g。

技术领域

本发明属于本发明属于吸附剂制备技术领域，涉及铷/铯吸附剂的制备，特别涉及一种高强度双交联网络铷/铯特效吸附剂的制备方法及应用。

背景技术

铷（Rb）和铯（Cs）是极为重要的金属资源，在医学治疗、光电器件和催化等众多领域均有重要应用。自然界中，除了锂云母和铯榴石等固体矿物，铷、铯也存在于盐湖卤水、地热水、油田水等液体资源中，如青海省柴达木盐湖卤水中平均含铷10.8 mg·L^-1、含铯0.034mg·L^-1，总储量可观，开发价值大。

目前，从盐湖卤水中分离提取铷、铯主要有沉淀法、萃取法和吸附法。沉淀法由于分离效果差、产品纯度不高、收率低、生产成本高，不适合盐湖卤水中低浓度Rb⁺、Cs⁺的分离提取。萃取法虽可快速分离Rb⁺、Cs⁺，但是在萃取过程中部分萃取剂和稀释剂会混入水相，不仅对设备腐蚀性较大，还会导致环境污染。

吸附法具有回收率高、污染低、能耗低等优势，且适用于盐湖卤水中低浓度目标离子的分离提取。磷钼酸盐、磷钨酸盐、砷钼酸盐、硅钼酸盐等杂多酸盐具有Keggin结构，对铷、铯的吸附选择性高，且易脱附，能与再生同时完成。但是杂多酸盐为微晶，机械性能差、难成型，难以填充柱子进行动态提取铷、铯的操作。Sun等（C.Y. Sun, F. Zhang, J.F.Cao, J. Colloid. Interf. Sci., 2015, 455, 39-45.）以沸石为载体，将磷钼酸铵粉体包裹在沸石的网络结构中制备的复合吸附剂可以高效分离Cs⁺，但在Na⁺、K⁺浓度较高的盐湖卤水体系中，沸石载体会大大降低对Cs⁺的吸附选择性，其微孔壁还会导致吸脱过程的传质阻力增大。Deng等（H. Deng, Y.X. Li, Y. Huang, X. Ma, L. Wu, T.H. Cheng, Chem.Eng. J., 2016, 286, 25-35.）将磷钼酸铵粉体负载到二氧化硅凝胶中，得到的复合吸附剂能有效分离Cs⁺。Guo等（T. Guo, S. Yun, L. He, Q. Li, Z.J. Wu, , Desalin. WaterTreat., 2018, 104, 257-262.）采用溶胶-凝胶法，制备出了海藻酸钙凝胶/磷钨酸铵球形复合吸附剂，可用动态吸附-脱附法，从盐湖卤水中分离提取出CsCl，含量达82.4%。但是二氧化硅凝胶脆性大、强度低，在外力作用下凝胶网络结构易坍塌，循环使用困难。同样，海藻酸钙凝胶分子中MG嵌段（甘露糖醛酸M-古洛糖醛酸G）间连接强度低，其凝胶网络结构也容易在循环使用过程中坍塌。

因此，为实现盐湖卤水中铷、铯的分离提取，需要开发一种工艺简单、适用于盐湖卤水且力学强度优异的铷、铯特效吸附剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高强度双交联网络铷/铯特效吸附剂的制备方法，该制备方法简单以操作，制备的吸附剂强度高，对铷、铯离子的吸附选择性好，吸附量高；该吸附剂强度高，能够承受大的柱压力，适用于盐湖卤水中规模化动态提取铷、铯。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高强度双交联网络铷/铯特效吸附剂的制备方法，包括以下步骤：