一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，屬于有色 金屬冶金領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 我國銫資源較為豐富，其儲(chǔ)量名列世界前茅，但銫礦產(chǎn)資源較少，且品位較低，相 當(dāng)一部分的銫資源存在于鹽湖鹵水中。然而鹽湖鹵水中Cs+的濃度較低（lmg/L左右），且 還共存有濃度較高的K+、Na+、Li +等性質(zhì)較為相似的堿金屬離子，這一狀況給銣、銫的分離富 集帶來了極大的困難。
[0003] 針對(duì)鹽湖鹵水中銣、銫的分離提取技術(shù)的開發(fā)，國內(nèi)外科技工作者開展了頗為廣 泛的研宄，并取得了一定進(jìn)展，但大多仍處于實(shí)驗(yàn)研宄階段，尚無大規(guī)模的成熟的工業(yè)化應(yīng) 用。典型的銣、銫提取方法包括沉淀法、萃取法和離子交換法。沉淀法利用Rb +Xs+能夠與雜 多酸、絡(luò)合酸鹽、多鹵化物、礬類等大體積陰離子結(jié)合，形成沉淀的原理來分離回收銣、銫。 該方法適用于銣、銫含量較高的溶液，曾在早期曾被用于強(qiáng)放射性溶液銫的提取回收，但目 前應(yīng)用很少。萃取法是近年來研宄較多、發(fā)展較快的一種銣、銫分離富集技術(shù)，如已開發(fā)的 銣、銫特效萃取劑BAMBP及t-BAMBP，不少文獻(xiàn)對(duì)其萃取反應(yīng)的機(jī)理及其溶液的物理化學(xué)性 質(zhì)進(jìn)行了研宄。由于鹵水中Rb +Xs+濃度較低，采用萃取法處理鹵水時(shí)，有機(jī)相消耗大，加之 高鹽度條件下有機(jī)相的穩(wěn)定性較差，這使得萃取法不大適合用于鹽湖鹵水中Rb+、Cs +回收。
[0004] 離子交換法主要用于低濃度Rb+、Cs+的富集和分離，具有分離選擇性高、濃縮倍 數(shù)大、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，按照離子交換劑成分可分為無機(jī)離子交換法和有機(jī)離子交換法。當(dāng) 前的研宄重點(diǎn)是無機(jī)離子交換法，特別是沸石、鐵氰化物、雜多酸鹽，其分離因數(shù)較高、吸附 容量較大而備受關(guān)注，但雜多酸鹽和鐵氰化物制備工藝較為復(fù)雜、且其在高鹽分體系下的 穩(wěn)定性不佳，而沸石的吸附選擇性仍有待進(jìn)一步改善。因此，如何經(jīng)濟(jì)、可行地從鹽湖鹵水 中分離富集銫離子，仍是一個(gè)業(yè)界亟待解決的難題。
[0005] 通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)，盡管有些沸石離子篩的成分相似，但其對(duì)鹽湖鹵水中銫 離子的吸附表現(xiàn)出顯著差異。宄其原因，是因?yàn)椴煌惺牧系奈⒂^孔道結(jié)構(gòu)（孔型、孔徑 等）千差萬別，這使得這些沸石材料對(duì)鹽湖??水中的Li+、Na+、K+、Rb+、Cs +均具有一定的交 換能力，因而，現(xiàn)有沸石材料不具有從鹽湖鹵水選擇性吸附Cs+的能力。查閱文獻(xiàn)，暫未發(fā) 現(xiàn)利用銫離子為模板劑合成對(duì)銫離子具有選擇性吸附的沸石分子篩的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種工藝簡單、對(duì)鹽湖鹵水中銫離子 具有高選擇性吸附的沸石分子篩的制備方法。
[0007] 本發(fā)明一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，所述吸附劑為 人工沸石離子篩，其制備方法包括下述步驟：
[0008] 步驟一、吸附劑前驅(qū)體的合成
[0009] 按Si/Al摩爾比為3. 8-6. 4,分別配制偏鋁酸鈉溶液和水玻璃溶液，向偏鋁酸鈉溶 液中添加銫鹽，形成混合溶液A ;混合溶液A中，銫鹽的添加量按Cs/Al摩爾比為I :1-6控 制；優(yōu)選Cs/Al摩爾比為I : 1. 5-5,更優(yōu)為I :2-5 ;
[0010] 室溫下，在攪拌條件下將混合溶液A滴加到水玻璃溶液中，同時(shí)，滴加堿性溶液控 制反應(yīng)體系的pH值為10. 5-13,混合溶液A滴加完成后，在室溫下靜置陳化24-48h，得到吸 附劑前驅(qū)體，含銫的硅鋁凝膠；反應(yīng)體系的pH值優(yōu)選為11-12. 5,更優(yōu)的pH值為11-12 ;
[0011] 步驟二、含銫人工沸石的制備
[0012] 將步驟一得到的含銫的硅鋁凝膠在水熱反應(yīng)釜內(nèi)，120-180°C保溫48-96h，使含銫 的硅鋁凝膠晶化，對(duì)晶化后的含銫的硅鋁凝膠進(jìn)行洗滌、過濾、干燥，所得產(chǎn)物于450-900°C 空氣氣氛中煅燒2-4h，除去表面活性劑和夾雜的有機(jī)溶劑后，得到含銫人工沸石；
[0013] 第三步、Cs+的解吸
[0014] 將第二步所得的含銫人工沸石加入到洗脫劑溶液中，室溫下攪拌浸取30-90min， 解吸嵌布于含銫人工沸石中的Cs+后，過濾分離，濾渣為吸附劑，人工沸石離子篩。
[0015] 本發(fā)明一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，步驟一中，所 述堿性溶液選自氫氧化鈉溶液、氨水、氫氧化鋰溶液、氫氧化鉀溶液中的一種。
[0016] 本發(fā)明一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，所述銫鹽為水 溶性銫鹽。
[0017] 本發(fā)明一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，所述銫鹽為硝 酸銫或碳酸銫。
[0018] 本發(fā)明一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，所述洗脫劑為 NH4HC03、（NH4)2CO3中的至少一種，洗脫劑溶液的濃度為I. 5-4. 5M，優(yōu)選的濃度為2-4M〇
[0019] 本發(fā)明一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，所述人工沸石 離子篩具有銫離子定制化孔道結(jié)構(gòu)。
[0020] 本發(fā)明一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，在混合溶液A 或水玻璃溶液中添加占其質(zhì)量〇. 5-3%的表面活性劑。
[0021] 本發(fā)明一種從鹽湖鹵水中選擇性分離銫離子的吸附劑的制備方法，所述表面活性 劑為十六烷基三甲基溴化銨與三乙醇胺按質(zhì)量比1:1. 5-4混合得到的混合物。
[0022] 原理和優(yōu)勢
[0023] 發(fā)明人經(jīng)過長期研宄，提出以銫離子為模板劑，采用水熱法合成人工沸石，使銫離 子嵌布于其中，然后通過解洗處理脫去銫離子，得到特定的孔道結(jié)構(gòu)，從而可獲得對(duì)銫離子 具有選擇性吸附的沸石分子篩。
[0024] 本發(fā)明以銫離子代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)物為模板劑，合成含銫人工沸石，然后通過解吸 過程原位脫除含銫沸石中的銫離子，構(gòu)建對(duì)銫離子定制化的孔道結(jié)構(gòu)，從而獲取對(duì)銫離子 具有特性吸附的人工沸石。本發(fā)明擺脫了采用傳統(tǒng)的有機(jī)模板劑合成人工沸石時(shí)，所得孔 道結(jié)構(gòu)和類型呈多樣性的特點(diǎn)，使得其對(duì)不同離子的吸附選擇性較差的問題。以銫離子為 模板劑定制和規(guī)范沸石合成過程中的孔道結(jié)構(gòu)和類型，從而確保沸石的對(duì)銫離子的吸附選 擇性。
[0025] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有以下優(yōu)勢：
[0026] (1)本發(fā)明操作簡單、無復(fù)雜設(shè)備要求、成本低，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
[0027] (2)本發(fā)明所得沸石吸附劑對(duì)銫離子的吸附選擇好，可有效回收鹽湖鹵水中銫離 子，所得解吸液中Li、Na、K等雜質(zhì)離子較少，易于后續(xù)提純處理。
[0028] (3)本發(fā)明環(huán)境友好，無廢氣、廢渣產(chǎn)生，資源利用率高。
【附圖說明】
[0029] 附圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備人工沸石的掃描電鏡圖片（X 1000);
[0030] 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制備人工沸石