【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附剂，特别是涉及一种碳载酚醛树脂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、锂电池作为一种重要的能源存储装置，在现代社会得到广泛应用。然而，锂电池在使用寿命结束后需要进行回收和处理，以减少对环境的负面影响，并实现有限资源的再利用。
2、废弃锂电池在回收过程中，会经历一系列物理和化学处理步骤，其中包括分解电池、回收电解液、提取金属等。但是，在这个过程中，硅成为了一个挑战。硅通常存在于锂电池的负极材料中，而锂电池从不同厂家生产的型号中含有不同量的硅。硅的存在可能给回收过程中带来一系列问题，具体如下：
3、首先，硅可以与其他金属相互反应，形成杂质或团块，降低了回收物料的纯度和品质。其次，硅还可能导致电池回收液的粘度增加，造成流动性差，影响后续处理步骤的效率。此外，硅的存在也会对设备和工艺造成腐蚀和磨损。
4、为了解决这些问题，锂电池回收液中除硅技术应运而生。已报道的较为成熟的锂溶液中除硅的方法包括沉淀法、溶剂萃取、离子交换、吸附分离等方法，这些技术可以通过物理或化学手段有效地去除回收液中的硅。物理方法常常包括筛分、离心等步骤，通过粒度选择和固液分离来剔除含有硅的颗粒或物质。化学方法则使用吸附、酸性或碱性溶液等进行反应，再进行过滤或沉淀分离。通过除硅技术的应用，可以提高回收液的纯度和品质，降低对设备的腐蚀和磨损，减少废弃物的生成，并为锂电池回收与再利用提供更加可持续和环保的解决方案。随着这些技术的发展不断完善，为实现循环经济和资源高效利用做出了重要贡献。尤其是吸附法，以低成本、易操作、除硅率高
技术实现思路
1、基于此，本专利技术提供一种碳载酚醛树脂，其比表面积大，吸附量大，对硅的吸附选择性强，能够用作高选择性除硅吸附剂。
2、技术方案如下：
3、一种碳载酚醛树脂，包括碳载体和酚醛树脂，所述酚醛树脂接枝于所述碳载体上，所述酚醛树脂的结构单元中包括芳香酚，所述芳香酚上连接2个以上羟基。
4、在其中一个实施例中，各所述芳香酚中芳香环的环原子数分别独立为6至30。
5、在其中一个实施例中，各所述芳香酚分别独立连接2个或3个羟基。
6、在其中一个实施例中，所述芳香酚选自邻苯二酚和邻苯三酚中的一种或多种。
7、在其中一个实施例中，所述酚醛树脂的重均分子量为50000g/mol～80000g/mol。
8、在其中一个实施例中，所述碳载体的种类选自碳纳米管、炭黑、介孔碳和碳气凝胶中的一种或多种。
9、在其中一个实施例中，所述碳载体含有多种官能团，以占所述碳载体的官能团总量的摩尔百分比计，所述官能团包括羰基1％～3％和羧基4％～8％。
10、在其中一个实施例中，所述碳载体和所述酚醛树脂的中芳香酚的摩尔比为(1～3):1。
11、在其中一个实施例中，所述碳载体为碳纳米管，所述碳纳米管的平均直径为10nm～20nm，平均长度为5μm～20μm，长径比为500～1000。
12、本专利技术还提供一种如上所述的碳载酚醛树脂的制备方法，包括如下步骤：
13、对碳材料进行酸化处理，制备所述碳载体；
14、将所述碳载体与甲醛、芳香酚以及ph调节剂混合，通过聚合反应制备所述碳载酚醛树脂。
15、在其中一个实施例中，酸化处理包括如下步骤：
16、将所述碳材料和酸混合，在60℃～90℃条件下回流反应6h～9h。
17、在其中一个实施例中，酸选自硝酸、硫酸和盐酸的一种或多种。
18、在其中一个实施例中，在酸化处理的步骤之后，还包括如下步骤：
19、对酸化处理后的产物进行抽滤处理、洗涤处理、干燥处理和过筛处理中的一种或多种处理。
20、在其中一个实施例中，过筛处理所采用的筛网的目数为150目～250目。
21、在其中一个实施例中，所述碳载体、所述甲醛和所述芳香酚的摩尔比为(1～3):(0.7～0.9):1。
22、在其中一个实施例中，聚合反应体系的ph为1～3，聚合反应的温度为60℃～90℃，聚合反应的时间为1h～3h。
23、在其中一个实施例中，所述ph调节剂选自草酸、叶酸和柠檬酸中的一种或多种。
24、在其中一个实施例中，所述ph调节剂与所述芳香酚的质量比为(1～2):100。
25、本专利技术还提供一种吸附剂，包括如上所述的碳载酚醛树脂，或根据如上所述的碳载酚醛树脂的制备方法制得的碳载酚醛树脂。
26、在其中一个实施例中，所述吸附剂为锂电池回收液除硅吸附剂。
27、本专利技术具有以下有益效果：
28、本专利技术提供的碳载酚醛树脂包括碳载体和酚醛树脂，且酚醛树脂的结构单元中包括芳香酚，芳香酚上连接2个以上羟基。芳香酚中的羟基能与硅螯合，形成稳定的螯合物，表现出优异的选择性吸附硅的能力，且适用于复杂多元元素环境下硅的选择性吸附分离。由于碳载体比表面积大，将酚醛树脂接枝在所述碳载体中，能够实现对硅的特异性高容量吸附。
29、经测试，本专利技术实施例提供的碳载酚醛树脂作为除硅吸附剂使用，在溶液中含有多种元素离子(铁离子、钴离子、镍离子、硅酸根离子、锰离子和锂离子)存在的情况下，本专利技术的碳载酚醛树脂吸附材料能够大量吸附硅，而对铁离子、钴离子、镍离子、锰离子和锂离子吸附性差，表明本专利技术的碳载酚醛树脂对硅的吸附选择性高，循环使用5次后，对硅的吸附容量基本保持不变，表现出优异的稳定性，可作为稳定的高选择性除硅吸附剂或除硅吸附材料。
30、另外，本专利技术提供的碳载酚醛树脂的制备方法工艺简单易控，操作简便，试剂成本低廉，条件温和，设备投资少，绿色环保，制备过程中无有毒有害的气体产生，减少了有毒试剂以及危险表面处理手段的使用，产率高，产品纯净，产品易回收，质量可控并且易于工业化。
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1.一种碳载酚醛树脂，其特征在于，包括碳载体和酚醛树脂，所述酚醛树脂接枝于所述碳载体上，所述酚醛树脂的结构单元中包括芳香酚，所述芳香酚上连接2个以上羟基。
2.根据权利要求1所述的碳载酚醛树脂，其特征在于，满足如下(1)～(3)中的至少一项：
3.根据权利要求1或2所述的碳载酚醛树脂，其特征在于，满足如下(1)～(3)中的至少一项：
4.根据权利要求3所述的碳载酚醛树脂，其特征在于，所述碳载体为碳纳米管，所述碳纳米管的平均直径为10nm～20nm，平均长度为5μm～20μm，长径比为500～1000。
5.一种权利要求1至4任一项所述的碳载酚醛树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的碳载酚醛树脂的制备方法，其特征在于，满足如下(1)～(2)中的至少一项：
7.根据权利要求5或6所述的碳载酚醛树脂的制备方法，其特征在于，满足如下(1)～(2)中的至少一项：
8.根据权利要求5或6所述的碳载酚醛树脂的制备方法，其特征在于，酸化处理包括如下步骤：
9.根据权利要求
10.根据权利要求9所述的碳载酚醛树脂的制备方法，其特征在于，过筛处理所采用的筛网的目数为150目～250目。
11.一种吸附剂，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的碳载酚醛树脂，或根据权利要求5至10任一项所述的碳载酚醛树脂的制备方法制得的碳载酚醛树脂。
12.根据权利要求11所述的吸附剂，其特征在于，所述吸附剂为锂电池回收液除硅吸附剂。
...【技术特征摘要】
1.一种碳载酚醛树脂，其特征在于，包括碳载体和酚醛树脂，所述酚醛树脂接枝于所述碳载体上，所述酚醛树脂的结构单元中包括芳香酚，所述芳香酚上连接2个以上羟基。
2.根据权利要求1所述的碳载酚醛树脂，其特征在于，满足如下(1)～(3)中的至少一项：
3.根据权利要求1或2所述的碳载酚醛树脂，其特征在于，满足如下(1)～(3)中的至少一项：
4.根据权利要求3所述的碳载酚醛树脂，其特征在于，所述碳载体为碳纳米管，所述碳纳米管的平均直径为10nm～20nm，平均长度为5μm～20μm，长径比为500～1000。
5.一种权利要求1至4任一项所述的碳载酚醛树脂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的碳载酚醛树脂的制备方法，其特征在于，满足如下(1)～(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：石洪雁，龚向东，万舒生，
申请(专利权)人：江苏海普功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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