一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，属于有色 金属冶金领域。 技术背景
[0002] 我国铯资源较为丰富，其储量名列世界前茅，但铯矿产资源较少，且品位较低，相 当一部分的铯资源存在于盐湖卤水中。然而盐湖卤水中Cs+的浓度较低（lmg/L左右），且 还共存有浓度较高的K+、Na+、Li +等性质较为相似的碱金属离子，这一状况给铷、铯的分离富 集带来了极大的困难。
[0003] 针对盐湖卤水中铷、铯的分离提取技术的开发，国内外科技工作者开展了颇为广 泛的研宄，并取得了一定进展，但大多仍处于实验研宄阶段，尚无大规模的成熟的工业化应 用。典型的铷、铯提取方法包括沉淀法、萃取法和离子交换法。沉淀法利用Rb +Xs+能够与杂 多酸、络合酸盐、多卤化物、矾类等大体积阴离子结合，形成沉淀的原理来分离回收铷、铯。 该方法适用于铷、铯含量较高的溶液，曾在早期曾被用于强放射性溶液铯的提取回收，但目 前应用很少。萃取法是近年来研宄较多、发展较快的一种铷、铯分离富集技术，如已开发的 铷、铯特效萃取剂BAMBP及t-BAMBP，不少文献对其萃取反应的机理及其溶液的物理化学性 质进行了研宄。由于卤水中Rb +Xs+浓度较低，采用萃取法处理卤水时，有机相消耗大，加之 高盐度条件下有机相的稳定性较差，这使得萃取法不大适合用于盐湖卤水中Rb+、Cs +回收。
[0004] 离子交换法主要用于低浓度Rb+、Cs+的富集和分离，具有分离选择性高、浓缩倍 数大、操作简单等优点，按照离子交换剂成分可分为无机离子交换法和有机离子交换法。当 前的研宄重点是无机离子交换法，特别是沸石、铁氰化物、杂多酸盐，其分离因数较高、吸附 容量较大而备受关注，但杂多酸盐和铁氰化物制备工艺较为复杂、且其在高盐分体系下的 稳定性不佳，而沸石的吸附选择性仍有待进一步改善。因此，如何经济、可行地从盐湖卤水 中分离富集铯离子，仍是一个业界亟待解决的难题。
[0005] 通过系统实验，我们发现，尽管有些沸石离子筛的成分相似，但其对盐湖卤水中铯 离子的吸附表现出显著差异。宄其原因，是因为不同沸石材料的微观孔道结构（孔型、孔径 等）千差万别，这使得这些沸石材料对盐湖??水中的Li+、Na+、K+、Rb+、Cs +均具有一定的交 换能力，因而，现有沸石材料不具有从盐湖卤水选择性吸附Cs+的能力。查阅文献，暂未发 现利用铯离子为模板剂合成对铯离子具有选择性吸附的沸石分子筛的报道。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种工艺简单、对盐湖卤水中铯离子 具有高选择性吸附的沸石分子筛的制备方法。
[0007] 本发明一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，所述吸附剂为 人工沸石离子筛，其制备方法包括下述步骤：
[0008] 步骤一、吸附剂前驱体的合成
[0009] 按Si/Al摩尔比为3. 8-6. 4,分别配制偏铝酸钠溶液和水玻璃溶液，向偏铝酸钠溶 液中添加铯盐，形成混合溶液A ;混合溶液A中，铯盐的添加量按Cs/Al摩尔比为I :1-6控 制；优选Cs/Al摩尔比为I : 1. 5-5,更优为I :2-5 ;
[0010] 室温下，在搅拌条件下将混合溶液A滴加到水玻璃溶液中，同时，滴加碱性溶液控 制反应体系的pH值为10. 5-13,混合溶液A滴加完成后，在室温下静置陈化24-48h，得到吸 附剂前驱体，含铯的硅铝凝胶；反应体系的pH值优选为11-12. 5,更优的pH值为11-12 ;
[0011] 步骤二、含铯人工沸石的制备
[0012] 将步骤一得到的含铯的硅铝凝胶在水热反应釜内，120-180°C保温48-96h，使含铯 的硅铝凝胶晶化，对晶化后的含铯的硅铝凝胶进行洗涤、过滤、干燥，所得产物于450-900°C 空气气氛中煅烧2-4h，除去表面活性剂和夹杂的有机溶剂后，得到含铯人工沸石；
[0013] 第三步、Cs+的解吸
[0014] 将第二步所得的含铯人工沸石加入到洗脱剂溶液中，室温下搅拌浸取30-90min， 解吸嵌布于含铯人工沸石中的Cs+后，过滤分离，滤渣为吸附剂，人工沸石离子筛。
[0015] 本发明一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，步骤一中，所 述碱性溶液选自氢氧化钠溶液、氨水、氢氧化锂溶液、氢氧化钾溶液中的一种。
[0016] 本发明一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，所述铯盐为水 溶性铯盐。
[0017] 本发明一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，所述铯盐为硝 酸铯或碳酸铯。
[0018] 本发明一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，所述洗脱剂为 NH4HC03、（NH4)2CO3中的至少一种，洗脱剂溶液的浓度为I. 5-4. 5M，优选的浓度为2-4M〇
[0019] 本发明一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，所述人工沸石 离子筛具有铯离子定制化孔道结构。
[0020] 本发明一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，在混合溶液A 或水玻璃溶液中添加占其质量〇. 5-3%的表面活性剂。
[0021] 本发明一种从盐湖卤水中选择性分离铯离子的吸附剂的制备方法，所述表面活性 剂为十六烷基三甲基溴化铵与三乙醇胺按质量比1:1. 5-4混合得到的混合物。
[0022] 原理和优势
[0023] 发明人经过长期研宄，提出以铯离子为模板剂，采用水热法合成人工沸石，使铯离 子嵌布于其中，然后通过解洗处理脱去铯离子，得到特定的孔道结构，从而可获得对铯离子 具有选择性吸附的沸石分子筛。
[0024] 本发明以铯离子代替传统的有机物为模板剂，合成含铯人工沸石，然后通过解吸 过程原位脱除含铯沸石中的铯离子，构建对铯离子定制化的孔道结构，从而获取对铯离子 具有特性吸附的人工沸石。本发明摆脱了采用传统的有机模板剂合成人工沸石时，所得孔 道结构和类型呈多样性的特点，使得其对不同离子的吸附选择性较差的问题。以铯离子为 模板剂定制和规范沸石合成过程中的孔道结构和类型，从而确保沸石的对铯离子的吸附选 择性。
[0025] 本发明与现有技术相比较具有以下优势：
[0026] (1)本发明操作简单、无复杂设备要求、成本低，易于实现产业化。
[0027] (2)本发明所得沸石吸附剂对铯离子的吸附选择好，可有效回收盐湖卤水中铯离 子，所得解吸液中Li、Na、K等杂质离子较少，易于后续提纯处理。
[0028] (3)本发明环境友好，无废气、废渣产生，资源利用率高。
【附图说明】
[0029] 附图1为本发明实施例1所制备人工沸石的扫描电镜图片（X 1000);
[0030] 附图2为本发明实施例1所制备人工沸石