[发明专利]同步吸附锂/铷离子的多级孔硅吸附剂的制备及应用

说明书

本发明属于材料制备和分离技术领域，涉及锂/铷离子吸附材料的制备，尤其涉及一种同步吸附锂/铷离子的多级孔硅吸附剂的制备及应用。先制备纳米结晶纤维素，然后通过模板法，以NCC为硬模板、CTAB为软模板，TMS‑EDTA为配体，RbCl为模板离子，制得含有铷离子印迹层的多级孔硅材料，并用硫酸溶液去除模板；再采用沉淀聚合法以MAA为配体，螯合锂离子的12C4为模板分子，EGDMA为交联剂，以AIBN为引发剂制备锂离子印迹层，并包覆在多级孔硅材料表面；使用硝酸溶液去除锂离子模板，制备而成。本发明用高比表面多级孔硅材料，运用离子印迹技术利用高选择性配体对锂/铷离子的选择性作用提高对锂/铷离子吸附效率，制备过程简单易操作、吸附率高，具有一定的实用价值。

技术领域

本发明属于材料制备和分离技术领域，涉及锂/铷离子吸附材料的制备，尤其涉及一种同步吸附锂/铷离子的多级孔硅吸附剂的制备及应用。

背景技术

盐湖是咸水湖的一种，为干旱地区含盐度很高的湖泊，乃是湖泊发展到老年期的产物，含有丰富的无机盐资源，如锂、钠、钾、钙、镁和铷等。我国是世界上少数现代盐湖发育的国家之一，具有十分丰富的盐湖资源，是我国矿产资源中的重要组成部分。因此开发盐湖，从中提取有价值的元素，对于国民经济和国防建设具有十分重要的意义。

在盐湖中的众多无机盐资源当中，以锂和铷的价值较高。锂作为一种特种金属，在国民经济和国防建设中有着极其重要的战略意义和应用价值。比如，在日常生活中，个人携带的笔记本电脑、手机、蓝牙耳机等数码产品中应用的锂离子电池中就含有丰富的锂元素；在冶金工业上，利用锂能强烈地和氧、氮、氯、硫等物质反应的性质，充当脱氧剂和脱硫剂；在医学上，锂能改善造血功能，提高人体免疫机能。

铷在电子器件、光电池、催化剂、特种玻璃、生物化学及医药等传统领域中有着重要的用途，而且在一些高科技领域中，如磁流体发电、 热离子转换发电、离子推进火箭、激光转换电能装置等方面，也显示出了越来越重要的作用。特别是用铷制作的热电换能器，如与原子反应堆联用，在反应堆的内部可实现热离子热核发电。

由于盐湖中含有的大量碱金属、碱土金属等其他离子严重干扰了锂和铷元素的提取，比如锂元素总被化学性质与离子半径与其相近的镁干扰，铷元素则被铯影响较大，这使得从盐湖中提取锂和铷元素变得尤为困难。目前常用的沉淀法及溶剂萃取法可以有效改善上述情况，但对环境污染较为严重，并不是最可取的提取方法。

离子印迹技术是一种新兴的离子识别技术，通过制备出一种能够在空间结构和结合位点上与模板离子完全匹配的聚合物来选择性识别与提取相应的离子。多孔材料因为其具有极高的比表面积，大的空容和很好的生物相容性而被广泛的应用于化工催化、吸附、生物传感器等各个方面。

将多孔材料与离子印迹技术相结合，开发出一种具有高的比表面积，高选择性，无污染的吸附材料，能够有效解决上述从盐湖卤水中提取锂/铷元素的相关问题。

发明内容

针对离子印迹技术在锂/铷离子吸附方面的高选择性特点，本发明公开了一种以12-冠醚-4（12C4）、N-[（3-三甲氧基甲硅烷基）丙基]乙二胺三乙酸（TMS-EDTA）为原料，合成高比表面、高选择性多级孔硅吸附剂的制备方法及其选择性同步吸附盐湖卤水中锂/铷离子的应用

本发明的一个目的在于，公开了一种同步吸附锂/铷离子的多级孔硅吸附剂的制备方法，先制备纳米结晶纤维素（NCC），然后通过模板法，以纳米结晶纤维素（NCC）为硬模板、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为软模板，N-[（3-三甲氧基甲硅烷基）丙基]乙二胺三乙酸（TMS-EDTA）为配体，氯化铷（RbCl）为模板离子，制得含有铷离子印迹层的多级孔硅材料，并用硫酸溶液去除模板；再采用沉淀聚合法以甲基丙烯酸（MAA）为配体，螯合锂离子的12-冠醚-4（12C4）为模板分子，二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）为交联剂，以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂制备锂离子印迹层，并包覆在上述多级孔硅材料表面；使用硝酸溶液去除锂离子模板，制备而成同步吸附锂/铷离子多级孔硅吸附剂。