[发明专利]一种锂/铷离子同步吸附剂的制备方法及其应用

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，尤其涉及一种锂/铷离子同步吸附剂的制备方法及其应用。先以纤维素纳米晶体（NCC）为模板合成硅膜，然后利用浸渍法，在硅膜的表面上载锂锰氧化物离子筛（HMO），最后用N‑[3‑（三甲氧基硅基）丙基]乙二胺三乙酸钠盐(TMS‑EDTA)改性，得到锂/铷离子同步吸附剂。本发明以NCC为模板合成的硅膜具有高比表面，能够上载更多的功能分子，提高吸附容量；所制得的锂/铷离子同步吸附材料，具有较好的稳定性，易于分离、绿色环保。以氯化锂/氯化铷混合溶液为吸附对象，具有较大的吸附容量和较好的吸附选择性。用该吸附剂吸附分离盐湖卤水中的锂/铷离子，操作简单、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，尤其涉及一种锂/铷离子同步吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

锂作为“21世纪的能源金属”在各行业有着广泛的应用，特别是在锂电池和核聚变领域具有重要用途，因此被誉为是推动世界前进的重要元素。目前，锂元素全球总产量的80%来自于盐湖卤水，我国在西藏和青海的盐湖地区也具有丰富的卤水锂资源。其中，青海盐湖中的锂储量居全国首位，占全国已探明锂储量的90%以上。青海盐湖锂资源具有储量大、品位高的特点。但是，青海柴达木盆地的盐湖群卤水中锂离子与大量碱金属、碱土金属等其它离子共存。尤其是与其化学性质相近的镁离子共存，使得从盐湖中提取分离锂的技术难度较大，严重制约了我国盐湖产业特别是锂盐产业的发展。除此之外，柴达木盆地察尔汗盐湖中其他稀散元素资源的含量同样十分丰富。其中，铷元素在磁流体发电、热离子转换发电、离子推进发动机等新兴应用领域中，显示了强劲的生命力，越来越受到重视。因此，如何从盐湖卤水中提取和分离铷元素同样具有迫切又深远的意义。

纤维素是植物纤维的主要成分，大概占35-50%，是自然界中广泛存在的最丰富的天然有机物和可再生资源。纤维素料通过强酸处理，得到的纤维素纳米晶体具有纳米级纤维结构，并具有可控的“自组装”性能，由于水解程度的不同，纤维素纳米晶体的直径可控为20～100nm，长度可达几百纳米甚至几微米。研究表明，纳米纤维素具有许多优良性能，如比表面积较大、结晶度高、亲水性好、模量高、强度高、结构超精细、不存在链折叠现象等，因此纤维素纳米晶是一种性能优良的硬模板。纳米纤维素是天然生物材料，也是环境友好型的可再生资源，而且纳米纤维素在包装领域应用的研究还处于起步阶段，用纳米复合包装材料代替人工合成的包装材料具有广阔的应用前景。

离子筛材料是指预先在无机化合物中导入目的离子，它与无机化合物反应生成锂锰氧化物前驱体，在不改变氧化物前驱体结晶结构的前提下，将目的离子从中抽出，从而得到具有空隙构造的无机化合物。由于这种空隙有接收原导入的目的离子而构成最适宜结晶构造的趋势，故这种材料在有多种离子存在的情况下，对原导入的目的离子有筛选和记忆能力，显示出特异的吸附选择性。目前，对于离子筛型氧化物研究得最多的是锂锰氧化物离子筛，其具有选择性高、吸附容量大、循环利用率高等优点。

与溶剂萃取法相比，固液萃取法是一种更简单更绿色的替代方法。它利用选择性吸附剂对锂/铷离子进行同步吸附，然后分步洗脱回收，得到高纯度锂产品和铷产品。

发明内容

为了更好地吸附盐湖卤水中锂/铷离子，针对锂锰氧化物离子筛在锂离子吸附方面高选择性，高吸附容量的特点，以及N-[3-（三甲氧基硅基）丙基]乙二胺三乙酸钠盐(TMS-EDTA)对稀土金属元素有较好的吸附选择性和较大的吸附容量，本发明公开了锂/铷离子同步吸附剂的制备方法，并将所制备的吸附剂应用于盐湖卤水中锂/铷的吸附。

本发明的一个目的在于，公开了一种锂/铷离子同步吸附剂的制备方法，先以纤维素纳米晶体（NCC）为模板合成硅膜，然后利用浸渍法，在硅膜的表面上载锂锰氧化物离子筛（HMO），最后用N-[3-（三甲氧基硅基）丙基]乙二胺三乙酸钠盐(TMS-EDTA)改性，得到锂/铷离子同步吸附剂。