低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料及其制备方法，属于吸附材料技术领域，该吸附材料为核壳结构复合物，其外壳为苯乙烯系多羟基吸附树脂，内核为铈掺杂锰氧化物离子筛。制备方法为：首先通过铈盐、锰盐与有机配体间的自组装作用制备出铈锰金属有机骨架，随后将锂源引入到铈锰金属有机骨架中，焙烧得到铈锂锰三元氧化物。以铈锂锰三元氧化物为基体，在其表面包覆聚苯乙烯、并经过氯甲基化和转型，得到低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料。该材料可同时实现卤水中锂、硼的共吸附，且材料具有选择性吸附好、吸附容量高、吸附速率快、稳定性强的优点。稳定性强的优点。稳定性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料及其制备方法，属于吸附材料


技术介绍

[0002]锂，作为原子半径最小的金属元素，是一种自然界中最轻的金属元素，具有许多与其它金属不同的物理和化学性质。锂及其化学物已经广泛应用于玻璃、陶瓷、制药、核工业和能源领域。近年来，随着电工汽车和便携式电子电器设备的迅速发展，对锂元素的需求也逐年增加。但是，自然环境中储存的锂资源有限，锂的价格也在不断上涨。因此，发展新的锂提取技术受到了极大的关注。
[0003]锂资源主要赋存于含锂矿石和盐湖卤水中。在我国，80％的锂元素存在于盐湖卤水中，但是盐湖卤水中大多阳离子为Na
+
、Mg
2+
等离子，锂元素含量较低。利用吸附剂将Li
+
从盐湖卤水中吸附并提取出来是当前盐湖提锂的一种简便、高效的方法。
[0004]目前，国内外研究报道较多的大多为无机吸附剂，利用吸附剂特殊的内部结构，在吸附锂过程中将较大的碱金属及碱土金属离子阻隔在外，从而实现盐湖卤水中Li+的高效筛分。但这些无机吸附剂多为粉末状，其粒径较小，机械强度、流动性和渗透性较差，吸附剂的损耗率也较高。为解决上述缺点，通常需要对粉末吸附剂进行粘结造粒，在实际工业化使用中存在吸附剂大量溶损、流失的问题。
[0005]专利CN202110555922.9公开了一种2
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羟甲基
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12
‑/>冠醚
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4改性多级孔硅材料的制备及应用，具体公开了以2
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羟甲基
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12
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冠醚
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4改性多级孔硅材料为原料，并将其应用于盐湖提锂中，发现该吸附剂的吸附容量为1.4～1.7mg/g。但是，该吸附剂的吸附容量还较低，吸附剂与多孔材料间的相互作用不强，在处理工程中易发生脱附，从而导致吸附剂不能重复使用。
[0006]硼及其化合物在农业、化工中的应用广泛，广泛应用于电子、化工、制药、玻璃陶瓷、核工业等领域。硼也是植物、人类和动物的重要元素。但水体中过量的硼会造成不良影响，需要从溶液中去除并加以利用。盐湖卤水中的硼主要以硼酸的形式存在，可以采用功能基团为邻二羟基的吸附剂选择性吸附。但是，目前制备出的硼吸附剂仅能实现硼在水体中的脱除，单次使用成本较高。
[0007]因此，低溶损、吸附容量大、吸附速率快、使用寿命长的高性能锂硼共吸附剂是吸附法提锂和提硼亟待解决的关键问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是，针对现有技术的不足，提供一种低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料，且与现有的方法相比，本专利技术得到的吸附材料具有溶损低、吸附量高、可重复使用、吸附速率快、锂硼共吸附等优点。
[0009]同时，本专利技术提供一种低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料的制备方法，该
法制备的壳层由苯乙烯系多羟基吸附树脂组成，其具有邻位羟基可以吸附卤水中的硼酸，从而实现硼的回收，同时内核中的铈掺杂锰氧化物离子筛可以实现卤水中的锂离子的吸附。在吸附锂时产生的氢离子可以与苯乙烯系多羟基吸附树脂中的氨基基团结合(吸附锂是H
+
与Li
+
的离子交换作用，吸附上去一个Li
+
，就产生一个H
+
，产生的H
+
经过孔道可以与外壳的苯乙烯系多羟基吸附树脂中的氨基结合)，提高树脂对锂离子的吸附能力。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0011]一种低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料，包括内核为铈掺杂锰氧化物离子筛和外壳为苯乙烯系多羟基吸附树脂的核壳结构。
[0012]一种低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
[0013]步骤a)，将铈盐和锰盐溶解于去离子水中，加入有机配体，铈盐、锰盐、有机配体和去离子水的质量比为1：(5～20)：(5～30)：(50～200)，搅拌，优选为100～200转/min下搅拌0.5～1h，转入到反应釜中，20～80℃下反应5～10h，离心，优选为4000～8000转/min下离心5～20min，水洗，优选为水洗2遍，得到铈锰金属有机骨架；
[0014]步骤b)，按铈锰金属有机骨架与去离子水的质量比1：(20～50)，将铈锰金属有机骨架分散于去离子水中，按锂盐与铈锰金属有机骨架的质量比为(0.08～0.5)：1，加入锂盐，搅拌均匀，20～60℃下反应5～10h，离心，优选为4000～8000转/min下离心5～20min，水洗，优选为水洗2遍，干燥，优选为60～90℃干燥8～12h，得到含锂的铈锰金属有机骨架，将含锂的铈锰金属有机骨架置于管式炉中，通入空气，升温至400～600℃，焙烧，优选为焙烧2～5h，得到铈锂锰三元氧化物；
[0015]步骤c)，将铈锂锰三元氧化物分散于去离子水中，加入表面活性剂和氯化钠，铈锂锰三元氧化物、表面活性剂、氯化钠和去离子水的质量比为1：(1～5)：(1～10)：(20～200)，搅拌均匀，得水相反应液；将质量比为1：(20～50)：(50～200)的引发剂、致孔剂和苯乙烯搅拌均匀，得油相反应液；油相反应液与水相反应液的质量比为1：(2.83～16.90)，将油相反应液缓慢加入到水相反应液中，缓慢加入的速率优选为20～30滴/min，升温至50～70℃，搅拌，优选为100～200转/min下搅拌，加入二乙烯基苯，二乙烯基苯与苯乙烯的质量比为(0.05～0.5)：1，缓慢升温至90～95℃，缓慢升温的速率优选为1～2℃/min，反应12～24h，利用甲苯抽提，干燥，优选为70～110℃干燥8～12h，得到铈锂锰三元氧化物
‑
树脂白球核壳复合物；
[0016]步骤d)，将铈锂锰三元氧化物
‑
树脂白球核壳复合物与二氯乙烷、氯甲醚混合，加入二氯甲烷，铈锂锰三元氧化物
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树脂白球核壳复合物、二氯乙烷、氯甲醚和二氯甲烷的质量比为1：(2～6)：(2～6)：(4～8)，搅拌溶胀6～8h，优选为100～200转/min下搅拌，加入催化剂，催化剂的添加量为氯甲醚加入质量的5～10％，50～70℃下反应1～2h，过滤，得到铈锂锰三元氧化物
‑
氯甲基化树脂核壳复合物；
[0017]步骤e)，按铈锂锰三元氧化物
‑
氯甲基化树脂核壳复合物与氨基葡萄糖水溶液的质量比为1：(10～50)，将铈锂锰三元氧化物
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氯甲基化树脂核壳复合物分散于浓度为10～50wt％氨基葡萄糖水溶液中，用5～20wt％的NaOH水溶液调节溶液的pH至8～10，升温至50～80℃，搅拌反应6～8h，优选为100～200转/min下搅拌，过滤，水洗至中性，按铈锂锰三元氧化物
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氯甲基化树脂核壳复合物与稀盐酸的质量比为1：(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料，其特征在于，包括内核为铈掺杂锰氧化物离子筛和外壳为苯乙烯系多羟基吸附树脂的核壳结构。2.根据权利要求1所述的低溶损高吸附容量盐湖提锂提硼吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a)，将铈盐和锰盐溶解于去离子水中，加入有机配体，铈盐、锰盐、有机配体和去离子水的质量比为1：(5～20)：(5～30)：(50～200)，搅拌，转入到反应釜中，20～80℃下反应5～10h，离心，水洗，得到铈锰金属有机骨架；步骤b)，按铈锰金属有机骨架与去离子水的质量比1：(20～50)，将铈锰金属有机骨架分散于去离子水中，按锂盐与铈锰金属有机骨架的质量比为(0.08～0.5)：1，加入锂盐，搅拌均匀，20～60℃下反应5～10h，离心，水洗，干燥，得到含锂的铈锰金属有机骨架，将含锂的铈锰金属有机骨架置于管式炉中，通入空气，升温至400～600℃，焙烧，得到铈锂锰三元氧化物；步骤c)，将铈锂锰三元氧化物分散于去离子水中，加入表面活性剂和氯化钠，铈锂锰三元氧化物、表面活性剂、氯化钠和去离子水的质量比为1：(1～5)：(1～10)：(20～200)，搅拌均匀，得水相反应液；将质量比为1：(20～50)：(50～200)的引发剂、致孔剂和苯乙烯搅拌均匀，得油相反应液；油相反应液与水相反应液的质量比为1：(2.83～16.90)，将油相反应液缓慢加入到水相反应液中，升温至50～70℃，搅拌，加入二乙烯基苯，二乙烯基苯与苯乙烯的质量比为(0.05～0.5)：1，缓慢升温至90～95℃，反应12～24h，利用甲苯抽提，干燥，得到铈锂锰三元氧化物
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树脂白球核壳复合物；步骤d)，将铈锂锰三元氧化物
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树脂白球核壳复合物与二氯乙烷、氯甲醚混合，加入二氯甲烷，铈锂锰三元氧化物
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树脂白球核壳复合物、二氯乙烷、氯甲醚和二氯甲烷的质量比为1：(2～6)：(2～6)：(4～8)，搅拌溶胀6～8h，加入催化剂，催化剂的添加量为氯甲醚加入质量的5～10％，50～70℃下反应1～2h，过滤，得到铈锂锰三元氧化物
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氯甲基化树脂核壳复合物；步骤e)，按铈锂锰三元氧化物
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氯甲基化树脂核壳复合物与氨基葡萄糖水溶液的质量比为1：(10～50)，将铈锂锰三元氧化物<...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱平，张玉格，郁方圆，
申请(专利权)人：江苏苏青水处理工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：