[发明专利]改性介孔空心硅球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，尤其涉及一种改性介孔空心硅球吸附剂的制备方法及其应用。本发明先合成介孔空心硅球(HS)，然后利用浸渍法，在介孔空心硅球(HS)表面负载锰系锂离子筛（HMO），最后用3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性后而成。本发明合成工艺步骤简单，所制得的微纳米空心介孔硅球具有比表面积大、表面羟基可修饰、单分散性良好、粒径与孔道大小可调等优点，对具有高比表面的微纳米空心介孔硅球表面进行修饰，极大地提高了材料的吸附容量。本发明将锰系锂离子筛和APTES复合微纳米空心介孔硅球后，获得的改性介孔空心硅球吸附材料具有独特的物理化学性能，能对锂/铷离子进行高效、高选择性的吸附分离。

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，尤其涉及一种改性介孔空心硅球吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术

中国的盐湖主要分布在青藏高原，湖水中含多达 59 种以上元素，其中 B 与 Li、Cs、K、Rb有密切共生关系，其含量随湖水矿化度增长，大致呈正相关。西藏碳酸盐型盐湖呈带状分布，以冈底斯山脉-念青唐古拉山脉为界分为岗南和岗北两个盐湖亚带。岗南亚带盐湖规模较小，锂含量低；岗北亚带西段盐湖以富含铯为特征。锂矿物以天然Li₂CO₃（扎布耶石）与含锂白云石为主，主要集中在扎布耶等盐湖，这些盐湖都为综合性盐湖矿床，湖水中除富含 Li、B、K元素外，还特别富含 Br、Rb、Cs等元素。

锂是自然界中最轻的金属，具有高比热、高电导率和化学活性强等独特的物理化学特性, 有着广泛的用途。目前, 锂金属及其化合物在玻璃陶瓷、电解铝、润滑脂、空调制冷和有机合成、冶金、医药、化工、试剂等传统工业领域的应用持续增长，在铝锂合金、锂电池和核聚变等高新技术领域的应用也不断得到扩大。

早期的锂大都是从含锂矿石中提取，但含锂矿石的日益减少，品位逐渐下降，随着含锂盐湖的不断发现，于是人们逐渐将提锂的目光转向了盐湖提锂。目前盐湖含锂量已占地球锂资源的 91%，盐湖提锂也成为科学界研究的热点。从盐湖卤水中提锂，工艺简单，成本低，已逐渐取代从锂矿石生产锂。

铷金属及各种盐类、化合物，因其具有其他物质不可替代的极为优异的光电效应和特殊性能，被广泛应用于光电管、电光源、X-线图像增强器、转换晶体、时间频标、特种玻璃、特种陶瓷、催化剂、催化剂添加剂、催化剂复活剂、生物工程、磁流体发电、热电离子转换发电、 离子推进发动机、激光能转换电能、离子云长途特种通讯以及其他特殊领域。我国铷资源主要富存于锂云母等矿石和盐湖卤水中，以卤水形式存在的铷广泛分布在青海、西藏等地的盐湖、地热水中。盐湖卤水中的铷资源将是未来开发的重点，因而研究如何从盐湖卤水中提取和分离铷意义重大。

因为铷是分散元素，常与其它碱金属元素钾、钠、锂、铯共存共生，而且它们的物化性质十分相似，这为铷的分离、提纯和产品深加工带来了很大困难，增加了铷提取、提纯工艺的复杂性。从最古老的分步结晶法开始，逐步开发出了沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法等多种提铷工艺，并仍在研究其他有效提取方法。

吸附法是利用对锂离子有选择性吸附的吸附剂来吸附锂/铷离子，再将锂/铷离子洗脱下来，达到锂/铷离子与其他杂质离子分离的目的。此法工艺简单，回收率高，选择性好，与其他方法相比有较大优越性。吸附法的关键是研制性能优良的吸附剂，它要求吸附剂对锂/铷离子有优良的选择吸附性，以便能排除卤水中大量共存的碱金属、碱土金属离子的干扰；此外要求吸附剂吸附-洗脱性能稳定，适合较大规模操作使用，制法简便，价格便宜，对环境无污染等。