[发明专利]一种用于分离和/或提取稀土元素的离子交换剂

说明书

技术领域

本申请涉及一种用于分离和/或提取稀土元素的离子交换剂，及该离子交换剂用于分离提取稀土元素的方法，属于离子交换领域。

背景技术

稀土金属作为一种重要的战略资源，由于其独特的性质广泛应用于发光、磁性、催化等领域。全球稀土资源紧缺，据报道Tb和Dy的开采仅能够维持30年。我国是稀土资源大国，亟需实现我国稀土资源的良性循环。发展新型高效的稀土回收剂对稀土资源的清洁冶金和含稀土废弃物的资源化处理都具有极其重要的意义。

当前，从废水中回收稀土的方式主要有：液液萃取法，沉淀法，吸附法，膜滤法。其中液液萃取法面临需要消耗大量的试剂、高成本、操作过程复杂等问题。沉淀法沉淀过程中废液中的杂质如铁、铝、锰等也同步沉淀下来，需要进一步除杂。吸附法广泛应用的沸石、黏土、金属氧化物、活性炭等吸附剂具有吸附容量低、选择性低等问题。因此亟需发展一种可以在废液中低成本、高效回收稀土元素的离子交换剂。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种用于分离和/或提取稀土元素的离子交换剂，该离子交换剂用于分离和/或提取稀土金属离子时，具有交换速度快、富集容量大、高选择性的优点，富集效率可以达到99％，对于高效富集回收水环境中的稀土元素具有重要意义。

所述用于分离和/或提取稀土元素的离子交换剂，其特征在于，所述离子交换剂含有具有二维电负性[Sn₃S₇]_n^2n-骨架的晶体材料；

所述晶体材料具有如下所示的分子式：

R¹_xR²_2-xSn₃S₇·y[H₂O]

其中，R¹、R²独立地选自有机铵离子中的至少一种；x＝0～2，y≥0。

所述离子交换剂用于分离和/或提取稀土元素，是指采用所述离子交换剂从含有稀土元素和其他非稀土元素的液体中，通过离子交换将稀土元素富集于离子交换剂中，实现与稀土元素其他非稀土元素的分离及稀土元素的提取；或者采用所述离子交换剂从含有稀土元素的液体中，通过离子交换将稀土元素富集于离子交换剂中，实现稀土元素的提取。

具有二维电负性[Sn₃S₇]_n^2n-骨架的晶体材料，具有锡和硫形成电负性的二维层状骨架结构，有机胺阳离子位于二维层状骨架的层间。锡和硫形成的电负性的二维层状骨架结构，可简写为[Sn₃S₇]_n^2n-层状结构，n为大于1的正整数。所述具有二维电负性[Sn₃S₇]_n^2n-骨架的晶体材料的结构描述和制备方法，可参考公开号为CN104399538的中国专利申请。

优选地，所述R¹、R²独立地选自二甲基铵离子、乙基铵离子、三甲基铵离子中的至少一种。

作为一种实施方式，所述具有二维电负性[Sn₃S₇]_n^2n-骨架的晶体材料分子式为：

[Me₂NH₂]_4/3[Me₃NH]_2/3Sn₃S₇·1.25H₂O；

所述晶体材料属于单斜晶系，空间群为C2/c，单胞参数为a＝22.5～22.6，b＝13.0～13.1，β＝101.2～101.3°，Z＝8。

典型地，所述晶体材料的分子式为：