铷离子吸附微球及其应用制造技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种铷离子吸附微球及其应用，其中一种铷离子吸附微球，包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇2‑10％、海藻酸钠0.2‑1％、添加剂0.2‑1％、铷离子交换材料20‑50％、水50‑80％；本发明专利技术还提供了铷离子在锂云母浸出液中提取铷离子的应用，本发明专利技术方法可使离子交换剂的机械强度显著提高，水溶膨胀性得到抑制，使离子交换剂使用寿命延长，具有推广使用价值。

Rubidium ion adsorption microspheres and their applications

The invention belongs to the technical field of composite materials, and specifically relates to a rubidium ion adsorption microsphere and its application, in which a rubidium ion adsorption microsphere comprises the following raw materials: polyvinyl alcohol 2_10%, sodium alginate 0.2_1%, additive 0.2_1%, rubidium ion exchange material 20_50%, water 50_80%; and also provides the extraction of rubidium ion in the leaching solution of lithium mica. With the application of rubidium ion extraction, the method of the present invention can remarkably improve the mechanical strength of the ion exchanger, inhibit the water solubility expansion, prolong the service life of the ion exchanger, and has the value of popularization and application.

【技术实现步骤摘要】
铷离子吸附微球及其应用
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种铷离子吸附微球及其应用。
技术介绍
铷及其化合物因具有优良的光电特性和强烈的化学活性而被广泛应用于高科技领域，是极为重要的稀有贵重金属资源，在经济、战略上有着重要的意义。我国的铷资源主要存在于矿石和盐湖卤水中，其中锂云母中铷的含量占全国铷储量的55％。离子交换吸附法因其回收效率高、对环境友好，是分离提取铷的众多方法中最具有工业化应用前景的一种方法之一。具有Keggin结构(通式为[XM12O40]n-，其中X＝P、Si、Ge、As，M＝Mo、W)的杂多酸盐对铷离子具有选择性吸附能力，其多孔球状结构中球体间以内聚力在一起，铵离子与水分子则缔合充填于球体空隙之中，只有大体积的铷、钾离子能与铵离子发生交换。利用杂多酸盐进行铷的回收提取，具有选择性好、吸附量高、能耗低、工艺简单等优点，但是由于细粉末呈微晶状结构，且其水力学性能较差，不能进行柱式操作等缺点均限制着其工业化的应用。为提高杂多酸盐离子交换材料的固液分离性能，聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)等常被用作离子交换材料造粒成型的载体。采用PVC、PVDF成型的颗粒具有良好的机械性能，但该类聚合物较差的亲水性导致其吸附效率较低；PVA分子中-OH在化学交联时被络合而亲水性减弱，且造粒产生的球体易相互黏连、成型效果与力学性能均不佳；SA含有大量亲水基团，海藻酸根极易与多价金属(常用Ca2+)交联，故其能快速成型，但所得颗粒耐溶胀性与机械性较差，且交联剂中Ca2+极易被以硫酸根主要阴离子的体系锂云母浸出液剥夺，形成硫酸钙沉淀而致球体碎裂；因此，造粒技术的不足严重制约着铷离子交换吸附法的推广应用。为了解决上述问题，本专利技术提供一种铷离子微球及其应用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供了一种铷离子吸附微球，其吸附效率高，使用寿命长。本专利技术还有一个目的是提供了一种铷离子吸附微球的应用，其有利于溶液中铷离子与铷离子吸附微球充分接触，吸附-解析过程快，吸附量大，效率高。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，本专利技术提供了一种铷离子吸附微球，包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇6-14％、海藻酸钠0.4-1.5％、添加剂0.4-1.5％、铷离子交换材料20-60％、水30-60％。优选的是，包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇9-12％、海藻酸钠0.8-1.3％、添加剂0.8-1.3％、铷离子交换材料35-50％、水40-50％。优选的是，包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇10％、海藻酸钠1％、添加剂1％、铷离子交换材料45％、水43％。本专利技术提供的铷离子吸附微球吸附量大，铷钾分离性能好，机械性能优异，反复使用性强，吸附过程无溶损，制备成本低，制备过程无环境污染。优选的是，所述铷离子吸附微球的直径为1.0-20mm。这个范围的铷离子吸附微球的直径既满足了微球的直径最小，又能够保证实现吸附柱的固液分离。优选的是，所述聚乙烯醇的化学结构为1,3-乙二醇或1,2-乙二醇中的一种或者两种，聚合度为超高聚合度、高聚合度、中聚合度和低聚合度中的一种或者两种以上，醇解度为78％-99％；其中，所述添加剂为硅酸钠和氧化石墨烯中的一种或者两种。本专利技术通过在聚乙烯醇中掺入海藻酸钠与硅酸钠或者氧化石墨烯中一种或者两种，在保留聚乙烯醇亲水性的同时，克服了黏连、机械强度差等问题，提高了吸附微球的成型与耐用性能。优选的是，所述铷离子交换材料为杂多酸盐中的一种或者几种，所述杂多酸盐的结构通式为[XM12O40]n-，其中，X＝P、Si、Ge、As，M＝Mo、W。杂多酸盐对铷离子具有选择吸附能力，常见的例如磷钼酸铵和钨钼酸铵等中的一种或者几种一种锂云母浸出液中回收铷的方法，包括以下步骤：将权利要求1至7中任意一项所述的铷离子吸附微球置于吸附柱中，含铷的锂云母浸出液按设定流速由进水口泵入，至达到吸附饱和状态；将所述吸附柱中浸出液排尽，用去离子水冲洗所述吸附柱；泵入铵盐溶液至冲洗后的所述吸附柱中，对所述铷离子吸附微球洗脱再生，得到富铷溶液。本专利技术使用所述铷离子吸附微球进行吸附锂云母浸出液中的铷离子，吸附-解析过程快，吸附量大，效率高，且使得离子交换剂(铷离子吸附微球)使用寿命延长，可达两个月。优选的是，所述铵盐为氯化铵和硫酸铵中的一种或者两种，所述铵盐的浓度为1-30g/L。优选的是，所述铵盐的浓度为0.5-18g/L。铵盐浓度高，解吸速度快，效率高，但在会在系统中引入大量铵离子，而铵盐浓度低，解吸速度慢，但是所得解析液中铵盐浓度低，容易去除。优选的是，所述设定流速为0.1-2mL/min。流速过快，铷离子回收率低，造成资源浪费，流速过慢，吸附效率差，生产周期长。本专利技术的有益效果1、本专利技术提供的铷离子吸附微球，其使用铷离子交换材料的固定材料亲水性好，有利于溶液中的铷离子与微球中有效成分的充分接触，吸附-解析过程快，吸附量大，效率高；2、本专利技术提供的铷离子吸附微球，其制备过程简单，成本低且吸附效率高，利于推广使用；3、本专利技术提供的铷离子吸附微球的应用，其使得离子交换剂的机械强度显著提高，水溶膨胀性得到抑制，使作为离子交换剂的吸附微球的使用寿命延长，可达两个月。附图说明图1是本专利技术所述的锂云母浸出液中回收铷的方法中的吸附设备结构图示意图；1-进水管，2-蠕动泵，3-进水口，4-柱式反应器，5-离子交换吸附剂，6-填料承托层，7-旋塞阀，8-出水口。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它组合的存在或添加。本专利技术提供了一种铷离子吸附微球，包括按照以下质量百分数配制溶液：聚乙烯醇6-14％、海藻酸钠0.4-1.5％、添加剂0.4-1.5％、铷离子交换材料20-60％、水30-60％。其中，在水中加入6-14％聚乙烯醇并加热、搅拌至溶化，随后加入0.4-1.5％海藻酸钠及0.4-1.5％的添加剂，制成混合溶液冷却至50℃以下，加入20-60％铷离子交换材料混合均匀，其中，水占铷离子吸附微球总质量的30-60％；利用微胶囊造粒仪将上述混合溶液滴加到混合交联剂溶液中，即将上述混合溶液分别依次滴入交联剂多价金属盐溶液及无机盐溶液，或者是滴入无机金属盐溶液与多价金属盐溶液的混合溶液中，得成1-20mm直径的黄色球型颗粒，将所述球形颗粒陈化24-30小时后，水洗，再在温度为30-70℃的条件下烘干，得到直径为1.0-20mm的铷离子吸附微球；其中，所述交联剂为单价无机盐溶液及多价金属盐溶液，所述单价无机盐溶液的质量浓度为30-60％，所述金属盐溶液的质量浓度为1-5％；所述交联剂为高浓度单价无机盐溶液及多价金属盐溶液，所述无机溶液位钠盐，所述钠盐为氯化钠、硫酸钠及硝酸钠中的一种或者几种，所述金属盐溶液为钙、铝、锆的氯盐中的至少一种。通过高浓度盐溶液的脱水作用，阻断了PVA的羟基与水分子之间的氢键作用，使PVA内部羟基通过氢键进行交联，解决PVA凝胶颗粒易水溶膨胀的问题；同时利用多价金属与海藻酸钠的快速交联形成凝胶的特点，改善微球的成球性，并使其与PVA在微球内部形成互穿型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铷离子吸附微球，其特征在于，包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇6‑14％、海藻酸钠0.4‑1.5％、添加剂0.4‑1.5％、铷离子交换材料20‑60％、水30‑60％。

【技术特征摘要】
1.一种铷离子吸附微球，其特征在于，包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇6-14％、海藻酸钠0.4-1.5％、添加剂0.4-1.5％、铷离子交换材料20-60％、水30-60％。2.如权利要求1所述的铷离子吸附微球，其特征在于，包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇9-12％、海藻酸钠0.8-1.3％、添加剂0.8-1.3％、铷离子交换材料35-50％、水40-50％。3.如权利要求2所述的铷离子吸附微球，其特征在于，包括以下质量百分数的原料：聚乙烯醇10％、海藻酸钠1％、添加剂1％、铷离子交换材料45％、水43％。4.如权利要求1所述的铷离子吸附微球，其特征在于，所述铷离子吸附微球的直径为1.0-20mm。5.如权利要求1所述的铷离子吸附微球，其特征在于，所述聚乙烯醇的化学结构为1,3-乙二醇或1,2-乙二醇中的一种或者两种，聚合度为超高聚合度、高聚合度、中聚合度和低聚合度中的一种或者两种以上，醇解度为78％-99％；其中，所述添加剂为硅酸钠和氧化石墨烯中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，王琎，王旭东，朱甲妮，陈立成，范哲远，张治杰，
申请(专利权)人：陕西省膜分离技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61