功能纤维协同光电化学技术高效提取及综合利用盐湖资源制造技术

本发明专利技术提供了一种功能纤维协同光电化学技术高效提取及综合利用盐湖资源的方法。此方法针对盐湖水及卤水

【技术实现步骤摘要】
功能纤维协同光电化学技术高效提取及综合利用盐湖资源


[0001]本专利技术涉及一种电解装置，针对于提取及综合利用盐湖资源的电解装置。

技术介绍

[0002]我国盐湖卤水中蕴藏着大量的硼、氯资源，同时含有铷、铀等微量元素可供综合开发利用。首先，硼及硼化合物在化工、冶金、生物等方面具有广泛的应用。青藏高原盐湖赋有丰富的硼矿资源，目前尚有大量的液体硼矿资源未得到开发利用，现有方法主要为萃取法、酸碱化沉淀法、吸附法等，由于受到各种实验或环境因素的制约，并不利于多资源的综合开发利用。其次，铀及其化合物是核工业中的重要原料之一，是核电应用和军事核武器的基础，在当今核电快速发展的背景下，铀资源的可持续发展非常必要。我国盐湖铀资源潜力约为10.31万吨，从盐湖卤水中提铀的方法中吸附法最为可行，关键在于对提铀材料的选择。而铷作为极为重要的稀有贵重金属资源，在国民经济中占有重要地位，主要应用于生物化学、分子生物、催化剂、电子器件和特种玻璃等传统领域及一些高科技领域。我国的铷资源主要分布在柴达木盆地的盐湖晶间卤水之中，目前主要使用沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法等多种工艺进行提取。同时，柴达木盐湖中氯资源也储量巨大，但是目前关于这些氯资源的开发及利用并未获得足够的重视，因此本专利技术在研究高效提取硼、铀、铷等资源的同时，也将综合利用盐湖卤水中的氯资源。
[0003]针对目前中国盐湖资源存在的粗放式开采、采富济贫，综合利用程度低，伴生资源严重浪费，以及开采过程的环境污染问题等问题，本专利技术利用青海地区得天独厚的太阳能，将强选择性功能化纤维和光电化学技术相结合，高效提取硼、铀、铷等贵重战略资源，同时将盐湖卤水中的氯经电解制得酸性氧化电位水产品，达到经济、高效、环保地提取和综合利用盐湖伴生资源的目的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种功能纤维协同光电化学技术高效提取及综合利用盐湖资源的方法。其中，包括功能纤维的合成，纤维电极的制备及其协同光电化学技术对盐湖资源的高效提取及综合利用。
[0005]本专利技术选择氨基(
‑
NH2)、偕胺肟基(
‑
C(NH2)NOH)、磷酸基(
‑
PO
43
‑
)、羟基(
‑
OH)等基团，利用等离子体放电、辐照、水热等化学接枝方法，通过调控聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯等纤维基体分子结构，构建并优化对盐湖卤水中硼、铀、铷具有强选择吸附性、可循环再生的功能化纤维。以功能纤维修饰电极为基础，利用离子交换膜分离电解池阴阳极区域空间，通过太阳能供电及电压信号转化器，构建用于提取及利用盐湖水中硼、铀、铷、氯资源的电解池装置。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]步骤（1）：合成功能化纤维，在锥形瓶中加入水和甲醇的混合溶液，再加入一定量的盐酸羟胺，待溶解完全后，用1mol/L
‑
5mol/L的氢氧化钠将溶液pH调节至中性。加入一定
量聚丙烯腈纤维，密封后置于水浴恒温振荡器中，温度恒定为70℃
‑
100℃。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，真空干燥，制得偕胺肟基聚丙烯腈改性纤维。
[0008]步骤（2）：功能化纤维基电极构建及电解装置构造，以功能化纤维为基础，通过共混浆料粘接策略，把功能化纤维与钛铂合金电极耦合，构建具有较强吸附及电还原水中铀的电解池阴极，阴极反应如下所示：
[0009]同理，构建具有较强吸附及电氧化水中氯的电解池阳极，阳极反应如下所示：
[0010]再以功能纤维修饰电极为基础，利用离子交换膜分离电解池阴阳极区域空间，通过太阳能供电及电压信号转化器，构建用于提取及利用水中硼、铀、铷、氯资源的电解池装置。为了高效提取及综合利用盐湖资源，可以采取如下技术路线：
[0011]采用光电化学法和功能纤维吸附法协同选择性提取盐湖卤水中的硼、铀、铷、氯等资源的过程中，由于盐湖卤水的离子多样性，不同阶段盐湖卤水的离子组成、铀含量的高低、pH值等都存在相当大的差异。所以，整个工艺需要通过进水的特点，选择最佳的路线进行处理，以保证铀、铷、硼资源提取最大化。
[0012]（1）提取及利用盐湖水中硼、铀、铷、氯资源技术路线：针对盐湖水中铀、铷浓度较低的特点，采用较为节能的脉冲电解方法展开水中硼、铀、铷、氯资源提取及利用。
[0013]盐湖水进入脉冲电解池，通过太阳能供电，阴阳极开始电解反应。阴极，铀、铷选择性吸附在功能化纤维电极上，铀被逐渐电还原为含铀固态化合物，达到富集提取铀、铷资源效果，同时产生含K、Li尾水，待进一步提取利用；阳极，氯被电解产生氯气，氯气溶于水后形成盐酸和次氯酸。盐酸酸化可用于提取水中大部分硼，分离得到硼酸产品。水中剩余硼，再经过功能化纤维进一步提取，尾水作为酸性氧化电位水产品，用作农牧业绿色农药。
[0014]（2）提取及利用盐湖卤水中硼、铀、铷、氯资源技术路线：针对盐湖卤水中铀、铷浓度相对较高的特点，采用较为高效的稳压直流电解方法展开水中硼、铀、铷、氯资源提取及利用。
[0015]盐湖卤水进入稳压直流电解池，通过太阳能供电，阴阳极开始电解反应。阴极，铀、铷选择性吸附在功能化纤维电极上，铀被持续电还原为含铀固态化合物，达到富集提取铀、
铷资源效果，同时产生碱性氧化电位水，通过与阳极的酸性氧化电位水适当调配，用于农牧业绿色农药和化肥。阳极部分反应及产品提取，同(1)所述。
[0016]把两种类型电解池电极进行回收，分离得到的铀、铷产物，进一步加工处理，用于相应领域。同时，电极进行循环再生利用，达到低成本、环保目的。本专利技术在于高效提取硼、铀、铷等资源的同时，首次提出综合利用盐湖卤水中的氯资源，解决了盐湖资源利用不充分；针对依次单一提取某种元素，会对后序环节另一元素的提取存在一定程度的干扰，而不利于资源的综合提取和应用的问题。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术的技术路线，下面将对现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0018]图1为技术路线图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能纤维协同光电化学技术高效提取及综合利用盐湖资源的方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤（1）：合成功能化纤维，在锥形瓶中加入水和甲醇的混合溶液，再加入一定量的盐酸羟胺，待溶解完全后，用1mol/L
‑
5mol/L的氢氧化钠将溶液pH调节至中性。加入一定量聚丙烯腈纤维，密封后置于水浴恒温振荡器中，温度恒定为70℃
‑
100℃。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，真空干燥，制得偕胺肟基聚丙烯腈改性纤维。步骤（2）：功能化纤维基电极构建及电解装置构造，以功能化纤维为基础，通过共混浆料粘接策略，把功能化纤维与钛铂合金电极耦合，构建具有较强吸附及电还原水中铀的电解池阴极；同理，构建具有较强吸附及电氧化水中氯的电解池阳极；以功能纤维修饰电极为基础，利用离子交换膜分离电解池阴阳极区域空间，通过太阳能供电及电压信号转化器，构建用于提取及利用水中硼、铀、铷、氯资源的电解池装置。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中采用的化学接枝方法包括等离子体放电、辐照、水热等。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中采用的纤维基体包括聚丙烯腈、聚乙烯、聚丙烯等。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中被接枝基团包括氨基(
‑
NH2)、偕胺肟基(
‑
C(NH2)NOH)、磷酸基(
...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂小琴，董发勤，何辉超，石瀚晋，张玉靖，丁聪聪，程艳霞，刘畅，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：