【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气凝胶领域，具体公开了一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶。
技术介绍
1、近年来，随着电动汽车、电子产品和储能系统的快速发展，新能源领域对能源金属(尤其是锂)的需求呈指数增长，因此，亟需开发新方法以提高锂产量和产能。含有可观储量锂(10～1000mg/l)的含锂油田废水、电子垃圾废水和海水等被视为锂的重要替代来源，具备巨大回收价值，但针对从这些废弃资源进行高效回收锂方面的技术和研究仍存在一定挑战。
2、目前，直接从水中回收提取锂离子(li+)的技术包括吸附、离子交换、电渗析和溶剂萃取等。其中，吸附法操作简单、成本低、无二次污染，是从水中回收li+的最佳方法之一。现有进行回收li+的吸附剂主要有铝盐吸附剂和离子筛吸附剂(锰系、钛系等)，但仍存在吸附量低、吸附剂核心结构易坍塌等问题。因此，需要开发新的先进吸附剂对水中li+进行高效回收。
3、共价有机框架(cofs)是一种新型高度交联的多孔有机聚合物，包含周期性扩展和共价键合的网络结构，具有结晶度高、比表面积大、密度低、鲁棒性强等特点，在吸附、催化、传感、储能等领域受到广泛关注。现有含亲锂基团的cofs，如亚胺、β-酮胺、烯烃和硼氧六环连接的cofs，其中有序的一维通道有利于li+扩散到亲锂基团，从而有效回收li+，但仍存在一些不足：(1)粉末状的cofs在吸附过程中易团聚，导致暴露的特异性亲锂基团和比表面积下降；(2)由于含锂水体中通常存在大量的干扰性盐离子(如mg2+、na+、k+和ca2+)，尤其是mg2+与li+的物理化学性质
4、因此，研究一种对li+吸附效果好、li+/mg2+的分离效率好、易回收、重复利用性好的共价有机框架具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶：包括以下原料：共价有机框架@纤维素气凝胶(cofs@纤维素气凝胶)、磁性悬浮液；所述共价有机框架@纤维素气凝胶由共价有机框架(cofs)掺杂至纤维素溶液中制备得到。
3、优选地，共价有机框架@纤维素气凝胶的制备包括以下步骤：s1：制备纤维素溶液：将棉短绒浆加入-12℃的含有naoh和尿素的水溶液中，得纤维素溶液；
4、s2：将共价有机框架加入至-12℃的纤维素溶液中，快速搅拌至均匀混合后，在45～60℃下持续3～6h，得固体水凝胶，冷冻干燥，得共价有机框架@纤维素气凝胶。
5、优选地，所述共价有机框架@纤维素气凝胶包括以下原料，按质量份数计：2～3份短棉绒、97～98份含有naoh和尿素的水溶液、0.02份共价有机框架；所述含有naoh和尿素的水溶液中，naoh含量7wt％，尿素含量12wt％，其余为水。
6、优选地，所述共价有机框架包括醛前体、胺前体。
7、优选地，所述醛前体为2,5-双(2-甲氧基乙氧基)对苯二醛；所述胺前体为六(对苯胺基)六氮杂三萘。
8、优选地，所述共价有机框架的制备包括以下步骤：s1：合成胺前体：将4,5-二溴苯-1,2-二胺、八水六氧环己烷、乙酸混合，加热回流2天，得混合物a，将混合物a倒入冰水中，缓慢加入碳酸钠水溶液，过滤取固体，洗涤，干燥，得中间体，将中间体、pd(pph3)4、k2co3、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、dmf、水混合，加热至145～155℃持续2天，反应完成后，得混合物b，将混合物b倒入冰水中，过滤，洗涤，得胺前体；
9、s2：共价有机框架合成：取六(对苯胺基)六氮杂三萘、2,5-双(2-甲氧基乙氧基)对苯二醛、n-甲基-2-吡咯烷酮、均三甲苯、水、异喹啉，混合，超声处理，并在180～220℃下加热5天，过滤收集沉淀固体，洗涤，干燥，得共价有机框架。
10、优选地，所述中间体包括以下原料，按质量份数计：8～12份4,5-二溴苯-1,2-二胺、3～5份八水六氧环己烷、180～220份乙酸、100份冰水、100份碳酸钠水溶液；所述胺前体包括以下原料，按质量份数计：5～7份中间体、0.5～1份pd(pph3)4、2～4份k2co3、12～16份4-氨基苯硼酸频哪醇酯、200～300份dmf、20～60份水；所述共价有机框架包括以下原料，按质量份数计：0.008～0.02份六(对苯胺基)六氮杂三萘、0.008～0.018份2,5-双(2-甲氧基乙氧基)对苯二醛、0.5～1份n-甲基-2-吡咯烷酮、0.5～1份均三甲苯、0.2～0.5份水、0.4～1份异喹啉。
11、优选地，所述碳酸钠水溶液质量浓度为10％。
12、上述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将共价有机框架@纤维素气凝胶浸渍至磁性悬浮液中1h，冷冻干燥，得磁性共价有机框架气凝胶。
13、优选地，所述磁性悬浮液包括fe3o4悬浮液，制备方法为：将fe3o4分散在水中并超声30分钟，得磁性悬浮液。
14、优选地，所述磁性共价有机框架气凝胶包括以下原料，按质量份数计：10～15份fe3o4悬浮液、0.5份共价有机框架@纤维素气凝胶。
15、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：(1)本专利技术将使用长链醛前体2,5-双(2-甲氧基乙氧基)对苯二醛与自制的胺前体制备cofs，孔道结构小，孔道拥挤程度高，可以使li+通过，但把mg2+排除在孔道外，有效提高li+/mg2+分离效率，进而高效回收水中的li+；此外，进入孔道的li+可以和cofs中胺前体的喹诺啉基团有效结合，更加高效回收水中的li+；
16、(2)为了解决cofs在吸附过程中容易团聚，导致暴露的特异性亲锂基团和表面积下降的问题，本专利技术进一步的将cofs加入至纤维素溶液中，得共价有机框架@纤维素气凝胶，克服以上cofs团聚的问题；
17、(3)将共价有机框架@纤维素气凝胶浸渍于磁性悬浮液，使其具有磁性，有利于回收利用，提高重复使用性。
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1.一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述磁性共价有机框架气凝胶的制备包括以下步骤：S1：将棉短绒浆加入-12℃的含有NaOH和尿素的水溶液中，得纤维素溶液；将共价有机框架加入至-12℃的纤维素溶液中，快速搅拌至均匀混合后，在45～60℃下持续3～6h，得固体水凝胶，冷冻干燥，得共价有机框架@纤维素气凝胶；
2.根据权利要求1所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述共价有机框架的制备包括以下步骤：取胺前体、醛前体、N-甲基-2-吡咯烷酮、均三甲苯、水、异喹啉，混合，超声处理，并在180～220℃下加热5～6天，过滤收集沉淀固体，洗涤，干燥，得共价有机框架。
3.根据权利要求2所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述醛前体为2,5-双(2-甲氧基乙氧基)对苯二醛；所述胺前体为六(对苯胺基)六氮杂三萘。
4.根据权利要求3所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述胺前体六(对苯胺基)六氮杂三萘的制备包括以下步骤：将4,5-二溴苯-1,2
5.根据权利要求4所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述中间体包括以下原料，按质量份数计：8～12份4,5-二溴苯-1,2-二胺、3～5份八水六氧环己烷、180～220份乙酸、100份冰水、100份碳酸钠水溶液；所述胺前体包括以下原料，按质量份数计：5～7份中间体、0.5～1份Pd(PPh3)4、2～4份K2CO3、12～16份4-氨基苯硼酸频哪醇酯、200～300份DMF、20～60份水。
6.根据权利要求1所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述共价有机框架@纤维素气凝胶包括以下原料，按质量份数计：2～3份短棉绒、97～98份含有NaOH和尿素的水溶液、0.02份共价有机框架；所述含有NaOH和尿素的水溶液中，NaOH含量5～10wt％，尿素含量10～15wt％，其余为水。
7.根据权利要求2所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述共价有机框架包括以下原料，按质量份数计：0.008～0.02份胺前体、0.008～0.018份醛前体、0.5～1份N-甲基-2-吡咯烷酮、0.5～1份均三甲苯、0.2～0.5份水、0.4～1份异喹啉。
8.根据权利要求1所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶的制备方法，其特征在于：所述磁性共价有机框架气凝胶包括以下原料，按质量份数计：10～15份磁性悬浮液、0.5份共价有机框架@纤维素气凝胶。
9.根据权利要求8所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶的制备方法，其特征在于：所述磁性悬浮液包括Fe3O4悬浮液。
...【技术特征摘要】
1.一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述磁性共价有机框架气凝胶的制备包括以下步骤：s1：将棉短绒浆加入-12℃的含有naoh和尿素的水溶液中，得纤维素溶液；将共价有机框架加入至-12℃的纤维素溶液中，快速搅拌至均匀混合后，在45～60℃下持续3～6h，得固体水凝胶，冷冻干燥，得共价有机框架@纤维素气凝胶；
2.根据权利要求1所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述共价有机框架的制备包括以下步骤：取胺前体、醛前体、n-甲基-2-吡咯烷酮、均三甲苯、水、异喹啉，混合，超声处理，并在180～220℃下加热5～6天，过滤收集沉淀固体，洗涤，干燥，得共价有机框架。
3.根据权利要求2所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述醛前体为2,5-双(2-甲氧基乙氧基)对苯二醛；所述胺前体为六(对苯胺基)六氮杂三萘。
4.根据权利要求3所述的一种高效回收水中锂离子的磁性共价有机框架气凝胶，其特征在于：所述胺前体六(对苯胺基)六氮杂三萘的制备包括以下步骤：将4,5-二溴苯-1,2-二胺、八水六氧环己烷、乙酸混合，加热回流2天，得混合物a，将混合物a倒入冰水中，缓慢加入碳酸钠水溶液，过滤取固体，洗涤，干燥，得中间体，将中间体、pd(pph3)4、k2co3、4-氨基苯硼酸频哪醇酯、dmf、水混合，加热至145～155℃持续2天，反应完成后，得混合物b，将混合物b倒入冰水中，过滤，洗涤，得胺前体。
5.根据权利要求4所述的一种高效回收水中锂离子的磁...
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