一种钴离子快速富集材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钴离子快速富集材料及制备方法，属于新材料领域。本发明专利技术是将正硅酸乙酯和硝酸镁为原料制备得到硅镁凝胶碎块，将碎快粉碎成粉末用轻烧氧化镁联结成型得到球形或片形钴离子富集材料。本发明专利技术的钴离子富集材料对钴离子具有高的富集容量(最高达到430mg/g)和快的富集速率，另一个优点是和粉体或颗粒材料相比，本发明专利技术的球形或片形块体钴离子富集材料方便回收，且可以再生。且可以再生。且可以再生。

【技术实现步骤摘要】
一种钴离子快速富集材料及制备方法


[0001]本专利技术属于新材料
，具体涉及一种钴离子快速富集材料及制备方法。

技术介绍

[0002]钴是一种重要的战略稀缺金属，在新能源领域作为电级材料，经常需要将钴离子从水溶液中富集起来，通过酸洗的方法再利用。另外重金属污染，已经成为一个严重的环境问题，重金属容易通过生物链在人体中富集，严重危害人类身体健康。钴是一种重要金属资源，应用领域广泛，在新能源、磁性材料、超硬材料、玻璃材料等方面都有广泛的应用，另外钴的同位素C
O
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60常用于恶性疾病的放射性治疗以及作为示踪原子等。由于钴的广泛使用，随之产生而来的便是大量含钴废水。根据我国GB25467
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2010《铜、镍、钴工业污染物排放标准》，允许排放的钴的浓度不高于百万分子一的浓度。人体内如果钴含量超标会引起中毒、骨缺陷等很多健康问题，另外钴的同位素C
O
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60还是脱发、白血病等疾病的致病因子。
[0003]现有技术处理含钴废水的方法主要有化学沉淀法、溶剂萃取法、膜分离法和吸附法。其中吸附法又分为物理吸附和化学吸附。申请号为CN201610408099.8的中国专利公布了一种钴吸附剂的制备，具体技术方案在聚合中引入二(五甲基环戊二烯基)六氟磷酸钴、环己二胺双(二叔丁基水杨烯)钴和酰亚胺盐聚合制备而成。存在制备工艺复杂，无法再生的缺点。公开号为CN103848490A的中国专利公布了一种去除含钴废水中钴的方法，使用次氯酸钠和氧化氧化沉淀含钴废水。公开号为CN103620065A的中国专利公开了使用酰胺衍生物构成的有价金属从酸性溶液中提取钴的方法。申请号为CN201910862244.3的中国专利公布了利用离子交换法吸附钴。上述钴的处理方法普遍存在制备工艺复杂，富集速度慢、基体不能重复使用的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对上述问题，公布了一种钴离子快速富集材料及制备方法，本专利技术公布的钴离子快速富集材料，组分为硅镁凝胶和氢氧化镁，结构上为硅镁微孔和氢氧化镁介孔复合体，本专利技术的钴离子快速富集材料的制备方法是向100g,1～20％的硝酸镁水溶液中滴加正硅酸乙酯5～20克，然后再滴加硅烷偶联剂1～5克，放置24小时后得到刚性的硅镁凝胶，再将得到的刚性硅镁凝胶置于烘箱中烘干后得到富含微孔结构的硅镁气凝胶碎块，将碎块粉碎成粉末后与水硬性氧化镁混匀，其中水硬性氧化镁所占的质量百分比为30％～70％。再经将混匀后的粉末按照水粉比1；1兑水，经过硬化成型制得球形或片形块体钴离子快速富集材料。
[0005]本专利技术中硅镁凝胶中镁的存在对提高富集速率起很大的作用，机理是其碱性位点实现钴离子的快速富集。
[0006]本专利技术的水硬性氧化镁为氢氧化镁通过300℃～700℃快烧得到，具有水硬性在本专利技术中既是无机粘结剂将硅镁凝胶粉体粘结为强度较高的块体，同时其自身水合后形成丰富的介孔结构也参与钴离子的富集。
[0007]有益效果；本专利技术的钴离子快速富集材料为无机材料，可以将富集的钴离子酸洗后再生，从而实现重复利用。本专利技术的钴离子快速富集材料，富集容量高，可达430mg/g，富集速度快，3小时富集饱和。另外本专利技术的富集材料为球形或片形块体材料，与常规的活性炭、分子筛等粉体或颗粒材料相比回收更方便。还有本专利技术的水硬性氧化镁与硅镁凝胶水合后强度较高，反复使用不易磨损解体。最后在硅镁凝胶的制备过程中本专利技术也大大简化了现有技术的复杂工艺，不需要老化、溶剂交换、疏水改性、超临界干燥等复杂冗长的工艺过程。
[0008]钴离子富集测试表征方法：配置500mg/l的氯化钴水溶液，利用紫外分光光度计测试钴吸附材料的吸附效果，具体利用钴离子在510nm处的特征吸收波长的吸光度表征对钴的吸附效果。
附图说明
[0009]图1实施例1钴离子快速富集材料富集钴离子后的数码照片
[0010]图2质量分数为0.5％的氯化钴钴溶液吸附的紫外可见光谱图
具体实施方式
[0011]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，仍然属于本专利技术型保护的范围。
[0012]实施例1
[0013]向100g,1％的硝酸镁水溶液中滴加正硅酸乙酯5克，然后再滴加硅烷偶联剂1克，放置24小时后得到刚性的硅镁凝胶，再将得到的刚性硅镁凝胶置于烘箱中烘干后得到富含微孔结构的硅镁气凝胶碎块，将碎块粉碎成粉末后与水硬性氧化镁混匀，其中水硬性氧化镁所占的质量百分比为30％。再经将混匀后的粉末按照水粉比1：1兑水，经过硬化成型制得片形块体钴离子快速富集材料。制得的钴离子快速富集材料主要成分为二氧化硅、氧化镁和氢氧化镁。平衡富集时间为3小时，饱和富集容量为200mg/g。
[0014]实施例2
[0015]向100g,3％的硝酸镁水溶液中滴加正硅酸乙酯8克，然后再滴加硅烷偶联剂2克，放置24小时后得到刚性的硅镁凝胶，再将得到的刚性硅镁凝胶置于烘箱中烘干后得到富含微孔结构的硅镁气凝胶碎块，将碎块粉碎成粉末后与水硬性氧化镁混匀，其中水硬性氧化镁所占的质量百分比为40％。再经将混匀后的粉末按照水粉比1；1兑水，经过硬化成型制得球形或片形块体钴离子快速富集材料。制得的钴离子快速富集材料主要成分为二氧化硅、氧化镁和氢氧化镁。平衡富集时间为3小时，饱和富集容量为260mg/g。
[0016]实施例3
[0017]向100g,10％的硝酸镁水溶液中滴加正硅酸乙酯12克，然后再滴加硅烷偶联剂3克，放置24小时后得到刚性的硅镁凝胶，再将得到的刚性硅镁凝胶置于烘箱中烘干后得到富含微孔结构的硅镁气凝胶碎块，将碎块粉碎成粉末后与水硬性氧化镁混匀，其中水硬性氧化镁所占的质量百分比为50％。再经将混匀后的粉末按照水粉比1；1兑水，经过硬化成型
制得球形或片形块体钴离子快速富集材料。制得的钴离子快速富集材料主要成分为二氧化硅、氧化镁和氢氧化镁。平衡富集时间为3小时，饱和富集容量为280mg/g。
[0018]实施例4
[0019]向100g,15％的硝酸镁水溶液中滴加正硅酸乙酯16克，然后再滴加硅烷偶联剂4克，放置24小时后得到刚性的硅镁凝胶，再将得到的刚性硅镁凝胶置于烘箱中烘干后得到富含微孔结构的硅镁气凝胶碎块，将碎块粉碎成粉末后与水硬性氧化镁混匀，其中水硬性氧化镁所占的质量百分比为60％。再经将混匀后的粉末按照水粉比1；1兑水，经过硬化成型制得球形或片形块体钴离子快速富集材料。制得的钴离子快速富集材料主要成分为二氧化硅、氧化镁和氢氧化镁。平衡富集时间为3小时，饱和富集容量为320mg/g。
[0020]实施例5
[0021]向100g,20％的硝酸镁水溶液中滴加正硅酸乙酯20克，然后再滴加硅烷偶联剂5克，放置24小时后得到刚性的硅镁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴离子快速富集材料，其特征在于钴离子富集材料的组分包括硅镁凝胶和氢氧化镁两相，硅镁凝胶为微孔结构，氢氧化镁为介孔结构。2.根据权利要求1所述一种钴离子快速富集材料，其特征在于所述的钴离子快速富集材料钴离子快速富集材料具有高达430mg/L的平衡富集容量和快达3小时的平衡富集速率。3.根据权利要求1所述一种钴离子快速富集材料，其特征在于所述的钴离子快速富集材料宏观形貌为球形或片形块体。4.根据权利要求1
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3所述的任一一种钴离子快速富集材料的制备方法，其特征包括下述步骤：步骤一、刚性的硅镁凝胶的制备：向质量为100g、质量分数为1
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20％的硝酸镁水溶液中滴加正硅酸乙酯5
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【专利技术属性】
技术研发人员：董雷，王晟尧，周欣怡，韩辰宇，吴光宇，
申请(专利权)人：苏州北美国际高级中学，
类型：发明
国别省市：