凝膠球型銣/銫離子吸附劑、其制備方法及應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種凝膠球型銣、銫離子吸附劑，其制備方法及應(yīng)用。通過配制海藻酸鈉水溶膠；將四苯硼鉀粉末與所述海藻酸鈉水溶膠相混合，形成溶膠混合液；以及將所述溶膠混合液滴入氯化鈣或氯化鍶溶液中，陳化、分離，制備得到凝膠球型銣、銫離子吸附劑。本發(fā)明專利技術(shù)的制備方法簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低。得到的銣、銫離子吸附劑對(duì)銣、銫離子吸附容量大且具有高選擇性。可用于去除放射性核廢料中的銫離子，以及用于提取堿金屬競(jìng)爭(zhēng)體系中的銣、銫離子。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
凝膠球型銣/銫離子吸附劑、其制備方法及應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及無機(jī)金屬離子選擇性分離
，具體涉及一種銣/銫離子吸附齊U、其制備方法及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
銣和銫是極為重要的高度分散金屬資源，價(jià)格昂貴，它們?cè)诒姸囝I(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。例如，在醫(yī)療上可以用來治療神經(jīng)萎縮疾病、癌癥、腫瘤；銣和銫具有優(yōu)異的光電性能，可用于制造高級(jí)光電管、光電池、攝譜儀、閃爍計(jì)數(shù)器等；銣、銫金屬及其化合物具有非常好的催化效果，已廣泛 應(yīng)用于生物和化學(xué)領(lǐng)域中氫化、裂化等反應(yīng)的催化過程；銣和銫還可以應(yīng)用于航空技術(shù)推進(jìn)器、磁流體發(fā)電技術(shù)，以及原子鐘的制造中。因此，銣和銫的分離提取對(duì)于它們的有效應(yīng)用具有重要意義。另外，放射性污染已經(jīng)成為嚴(yán)重的健康、安全及環(huán)境問題，如1986年發(fā)生的切爾諾貝利事故，以及2011年日本大地震造成的核泄漏事故，均對(duì)環(huán)境和人類健康造成了危害。這些核事故產(chǎn)生的核污染物中就包括137Cs,其半衰期為30.5年，放射性較強(qiáng)，會(huì)導(dǎo)致造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)損傷，甚至致人死亡。所以去除和處置放射性銫也是非常關(guān)鍵的。自然界中，銣和銫除了以礦石形式存在外，還以離子溶液的形式存在于鹽湖、地?zé)崴⒂吞锼校⑶彝ǔＥc鋰、鈉、鉀、鎂、鈣等元素共生，這些共生元素的物理、化學(xué)性質(zhì)都十分接近，給分離提取帶來一定困難。目前已有用于銣、銫的分離提取的方法主要有沉淀法、萃取法、吸附法。其中，沉淀法只能處理大量銣和銫，對(duì)于銣、銫含量較低的核廢液和鹵水的處理和分離效果差，而且沉淀過程復(fù)雜耗時(shí)，沉淀劑價(jià)格昂貴，制約了工業(yè)化應(yīng)用。溶劑萃取法雖然能簡(jiǎn)便地將痕量銣、銫元素從基體中分離出來，但是該方法所需設(shè)備繁多，流程工藝復(fù)雜，而且使用的有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。溶劑萃取法所需設(shè)備繁多，流程工藝復(fù)雜，有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，而且像冠醚類萃取體系反萃困難。吸附法分離具有操作簡(jiǎn)便、流程簡(jiǎn)單、成本低、效果好、回收率高的優(yōu)勢(shì)，且適合于低濃度離子體系，因此應(yīng)用較為廣泛，采用吸附法分離提取銣、銫已成為近年的研究熱點(diǎn)。然而現(xiàn)有技術(shù)中使用吸附法分離銣、銫主要偏重于處理核廢液污染物中的銫，缺乏從液體中提取和利用銣、銫資源的研究。尤其缺乏從諸如鹽湖鹵水、油田水、地?zé)崴龋嬖谟袖嚒⑩c、鉀、鎂、鈣等共生元素的堿金屬離子競(jìng)爭(zhēng)體系中分離提取銣、銫資源的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于提供一種凝膠型銣、銫離子吸附劑，以及其制備方法與應(yīng)用。本專利技術(shù)一方面提供一種凝膠球型銣、銫離子吸附劑的制備方法，包括以下步驟:配制海藻酸鈉水溶膠；將四苯硼鉀粉末與所述海藻酸鈉水溶膠相混合，形成溶膠混合液；以及將所述溶膠混合液滴入氯化鈣或氯化鍶溶液中，陳化、分離得到凝膠球型銣、銫離子吸附劑。所述方法還可以包括用水洗滌所述凝膠球型銣、銫離子吸附劑，以去除雜質(zhì)離子的步驟。所述海藻酸鈉水溶膠的濃度可以為l-4wt%。所述海藻酸鈉水溶膠與所述四苯硼鉀的質(zhì)量比可以為5-100: I。所述氯化鈣或氯化鍶溶液的濃度可以為0.5-40wt %。所述陳化的時(shí)間可以為12-48小時(shí)。本專利技術(shù)另一方面還提供根據(jù)本專利技術(shù)所述的制備方法得到的凝膠球型銣、銫離子吸附劑。所述凝膠球型銣、銫離子吸附劑具有2_4mm的顆粒直徑。本專利技術(shù)再一方面提供所述凝膠球型銣、銫離子吸附劑在從放射性核廢液中去除銫離子中的應(yīng)用，以及在從含銣、銫離子體系,例如油田水、地?zé)崴Ⅺ}湖鹵水中提取銣、銫離子中的應(yīng)用。所述含銣、銫離子體系中還包括堿金屬競(jìng)爭(zhēng)離子，例如鋰、鈉、鉀離子，或它們的組口 ο本專利技術(shù)的制備方法工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低。得到凝膠球型銣、銫離子吸附劑可抗輻射，具有良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；呈凝膠球型，便于固液分離，可進(jìn)行柱操作；吸附去除放射性核廢料中的銫離子時(shí)無二次污染；尤其適用于從含鋰、鈉、鉀堿金屬離子的競(jìng)爭(zhēng)體系中，通過吸附法提取體系中的銣、銫離子；吸附平衡時(shí)間短、選擇性好、吸附容量高。附圖說明圖1為根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例1的凝膠球型銣、銫離子吸附劑的SEM圖。圖2為根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例2的凝膠球型銣、銫離子吸附劑在干燥研磨后所得粉末的XRD圖。圖3為根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例7的凝膠球型銣、銫離子吸附劑的照片。圖4為根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例1的凝膠型銣、銫離子吸附劑在單一體系和競(jìng)爭(zhēng)體系中的吸附量對(duì)比圖。圖5為根據(jù)本專利技術(shù)實(shí)施例1的凝膠型銣、銫離子吸附劑吸附混合堿金屬離子的動(dòng)力學(xué)曲線圖。具體實(shí)施方式本專利技術(shù)人利用四苯硼鉀與海藻酸鈉的溶膠制備成凝膠球型銣、銫離子吸附劑，利用該吸附劑中的鉀離子與銣、銫離子發(fā)生離子交換反應(yīng)，其中四苯硼銫、四苯硼銣和四苯硼鉀的溶度積(Ksp)依次升高，即四苯硼根和三種離子的親和性順序?yàn)镃s+ > Rb+ > K+，使得本專利技術(shù)的吸附劑可有效吸附銣、銫。本專利技術(shù)的凝膠球型銣、銫離子吸附劑對(duì)銣和銫，并且尤其對(duì)銫有較高的吸附容量和良好的選擇性。本專利技術(shù)凝膠球型銣、銫離子吸附劑可以用簡(jiǎn)便的制備方法獲得。具體地，首先配制海藻酸鈉水溶膠。例如可以將海藻酸鈉溶于水中，攪拌至均勻。此外，還可以靜置一段時(shí)間，以使體系均勻無氣泡。海藻酸 鈉水溶膠的濃度可以根據(jù)需要配制，考慮到成球效果等因素，其濃度通常可以在質(zhì)量分?jǐn)?shù)1-4%的范圍，優(yōu)選地，海藻酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%。之后，將四苯硼鉀粉末與所述海藻酸鈉水溶膠相混合，形成溶膠混合液。該步驟中，所述海藻酸鈉水溶膠與所述四苯硼鉀的質(zhì)量比可以為5-100: I。最后，將所述溶膠混合液滴入氯化鈣或氯化鍶溶液中，陳化、分離得到凝膠球型銣、銫離子吸附劑。所述氯化鈣或氯化鍶溶液的濃度可以在0.5-40wt%的范圍。氯化鈣或氯化鍶溶液有助于水溶膠形成凝膠球，陳化是為了使形成的凝膠球充分穩(wěn)定，陳化的時(shí)間可以為12-48小時(shí)。從氯化鈣或氯化鍶溶液中直接分離出來的凝膠球型銣、銫離子吸附劑一般會(huì)含有鈣、鍶，等其他雜質(zhì)離子，有可能影響吸附劑對(duì)銣、銫離子的吸附性能或吸附容量，因此，本專利技術(shù)的制備方法還可以包括用水洗滌所述凝膠球型銣、銫離子吸附劑，以去除雜質(zhì)離子的步驟。具體地，可以直接用純水洗滌凝膠球。根據(jù)本專利技術(shù)的方法制備得到的凝膠球型銣、銫離子吸附劑通常可以具有2-4_的顆粒直徑。應(yīng)理解，顆粒越小，凝膠球與吸附溶質(zhì)離子的接觸越充分，吸附量越大，但如果顆粒過小，受溶膠粘度的影響，有可能會(huì)帶來制備上的困難；而顆粒越大，則越有利于吸附之后的分離。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實(shí)施本專利技術(shù)時(shí)，可以根據(jù)需要以及實(shí)際情況，選擇合適的凝膠球顆粒直徑。由于本專利技術(shù)的吸附劑在吸附過程中無溶損現(xiàn)象，即使在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、較高溫度(70°C )、高鹽度溶液中，該吸附劑也不會(huì)溶脹或損失，因此具有良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。本專利技術(shù)的凝膠球型銣、銫離子吸附劑可以抗輻射，并且當(dāng)放射性銫污染物被本專利技術(shù)的凝膠球形銣 、銫離子吸附劑吸附后，不會(huì)在物理、化學(xué)或生物作用下生成新的污染物，從而避免了二次污染。本專利技術(shù)的凝膠球型銣、銫離子吸附劑尤其適用于從含鋰、鈉、鉀離子的堿金屬離子競(jìng)爭(zhēng)體系(尤其是銣、銫含量較低的離子體系，例如鹽湖鹵水，其中銣、銫離子的濃度可以低至0.0005mol/L)中，通過吸附法提取體系中的銣、銫離子；吸附平衡時(shí)間短，24小時(shí)左右即可有效吸附；選擇性好；吸附容量高。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。除注明以外，實(shí)施例中使用的具體操作和條件均為本領(lǐng)域常規(guī)操作和條件。四苯硼鉀的制本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種凝膠球型銣、銫離子吸附劑的制備方法，包括以下步驟：配制海藻酸鈉水溶膠；將四苯硼鉀粉末與所述海藻酸鈉水溶膠相混合，形成溶膠混合液；將所述溶膠混合液滴入氯化鈣或氯化鍶溶液中，陳化、分離得到凝膠球型銣、銫離子吸附劑。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種凝膠球型銣、銫離子吸附劑的制備方法，包括以下步驟: 配制海藻酸鈉水溶膠； 將四苯硼鉀粉末與所述海藻酸鈉水溶膠相混合，形成溶膠混合液； 將所述溶膠混合液滴入氯化鈣或氯化鍶溶液中，陳化、分離得到凝膠球型銣、銫離子吸附劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括用水洗滌所述凝膠球型銣、銫離子吸附劑，以去除雜質(zhì)離子的步驟。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述海藻酸鈉水溶膠的濃度為l-4wt% ο4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述海藻酸鈉水溶膠與所述四苯硼鉀的質(zhì)量比為5-100: I。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所屬...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳志堅(jiān)，郭探，郭敏，李權(quán)，葉秀深，劉海寧，張慧芳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：