本發明屬于無機化學,具體涉及一種吸附劑及弱碳酸型鹽湖鹵水中銣銫同步分離方法。
背景技術:
1、鹽湖鹵水中的銣銫資源目前并沒有得到規模化利用,對銣銫資源的提取利用正在興起,主要熱點集中在萃取、膜分離方面,但是對針對利用自然能富集銣銫并與其他共存離子分離的過程,相關的研究較少,現有的相關技術主要針對鉀、鋰資源的富集和分離,并沒有兼顧銣銫資源。
2、在弱碳酸型鹽湖鹵水中,鉀、銣、銫共存,由于他們處在同一元素周期表中其性質相近。因此,在自然蒸發過程中銣銫得到富集,在達到飽和以后銫富集難并且形成復雜的鉀、銣、銫固溶體,從而導致銣銫資源的分離提取非常困難,至今也沒有成熟的案例可參考。并且由于在弱碳酸型鹽湖鹵水中微量元素豐度值低,導致現有技術在分離過程中存在收率低、富集難、夾帶損失嚴重等問題,從弱碳酸型鹽湖鹵水中分離提取銣銫難度非常大。
3、現有技術中吸附劑大多采用雜多酸/亞鐵氰化物,該吸附劑溶損嚴重且硫酸根中毒嚴重。導致吸附劑壽命短、吸附效率隨時間下降很快。
技術實現思路
1、本發明的目的在于克服現有技術的不足,本發明提供了一種新型吸附劑并利用該新型吸附劑設計一種新的分離提取銣銫的方法,可以實現針對弱碳酸型鹽湖鹵水中銣銫的高效分離,采用本發明方法可實現弱碳酸型鹽湖鹵水中的銣銫與其他共存離子的同步分離,分離效率高,收率均能達到80%以上,且該吸附劑可以實現多次再生活化,其穩定性在多次循環中保持良好。
2、本發明是通過以下技術方案實現的:
3、第一方面,本發明提供一種化合物,所述化合物的結構式如式i所示:
4、an[b2(cn2)m]?(i),
5、其中a為na、k、mg、ca?中的一種或兩種,
6、b為al或fe中的一種,
7、n為1、2或3,m為2或4;
8、cn2為氰基。
9、可選地,所述a為na、k、mg、ca?中的一種。
10、第二方面,本發明提供一種第一方面所述化合物作為吸附劑的應用。
11、第三方面,本發明提供一種弱碳酸型鹽湖鹵水中銣銫同步分離方法,包括以下步驟:
12、s1,將取一定量鹵水進行常溫蒸發至銣和銫的濃度均大于300mg/l時停止蒸發,即得到富集了銣銫的鹵水;
13、所述鹵水中k+含量為0.19~0.25?wt.%,mg2+含量為0.04~0.08?wt.%;cl-含量為1.20~1.30?wt.%;so42-含量為1.90~2.10wt.%;co32-含量為0.25~0.28wt.%;rb+含量為0.00060~0.00080?wt.%;cs+含量為0.0008~0.0010wt.%;
14、富集了銣銫的鹵水中k+含量為4.00~4.50?wt.%;mg2+含量為0.80~0.93?wt.%;cl-含量為17.00~18.00wt.%;so42-含量為5.82~6.10?wt.%;co32-含量為1.20~1.30?wt.%;rb+含量為0.0300~0.0389?wt.%;cs+含量為0.0300~0.0535?wt.%;
15、s2,將所述富集了銣銫的鹵水與吸附劑混合得到第一混合物進行吸附過程,所述第一混合物中富集了銣銫的鹵水與吸附劑的體積比為:28:1~40:1;
16、所述吸附劑為第一方面所述的化合物;
17、所述化合物的結構式如式i所示:
18、an[b2(cn2)m]?(i),
19、其中a為na、k、mg、ca?中的一種或兩種,
20、b為al或fe中的一種,
21、n為1、2或3,m為2或4;
22、cn2為氰基;
23、可選地,所述a為na、k、mg、ca?中的一種;
24、可選地,所述吸附過程中對所述第一混合物進行攪拌;
25、s3,將完成吸附過程的第一混合物進行固液分離,得到液相為吸附尾液,得到的固相為吸附了銣銫的吸附劑;
26、s4,將所述吸附了銣銫的吸附劑與稀鹽酸混合得到第二混合物進行脫附過程,所述第二混合物中吸附了銣銫的吸附劑與稀鹽酸的體積比為1:1~2:1;所述稀鹽酸的濃度為0.2~0.5m;
27、可選地,所述脫附過程中對所述第二混合物進行攪拌;
28、s5,將完成脫附過程的第二混合物進行固液分離,得到液相為第一高銣銫含量溶液,得到的固相為脫附的吸附劑。
29、在上述技術方案中,?s2中,攪拌速率不大于200rpm,攪拌時間不小于5h。
30、在上述技術方案中,?s3中,攪拌速率不大于200rpm,攪拌時間不小于2h。
31、在上述技術方案中,所述吸附尾液返回步驟1作為鹵水原料回用。
32、在上述技術方案中,還包括s6,將所述脫附的吸附劑與與氯化鈉溶液混合得到第三混合物進行再生過程,所述第三混合物中脫附的吸附劑與氯化鈉溶液的體積比為1:0.8~1;所述氯化鈉溶液的濃度為5.0wt%~20.0wt%;
33、可選地,所述再生過程中對所述第三混合物進行攪拌;
34、將完成再生過程的第三混合物進行固液分離,得到液相為再生液與所述s5中第一高銣銫含量溶液混合得到產品第二高銣銫含量溶液,得到的固相為再生的吸附劑返回步驟s2回用。
35、在上述技術方案中,?s6中,攪拌速率不大于200rpm,攪拌時間不小于0.5h。
36、在上述技術方案中,所述吸附尾液中k+含量為4.00~4.50?wt.%;mg2+含量為0.80~0.93?wt.%;cl-含量為17.00~18.00wt.%;so42-含量為5.82~6.10?wt.%;co32-含量為1.20~1.30?wt.%;rb+含量為0.0010~0.0019?wt.%;cs+含量為0.0015~0.0018wt.%;
37、所述第一高銣銫含量溶液中k+含量為0.002~0.004?wt.%;mg2+含量為0.001~0.002wt.%;cl-含量為11.03~11.68wt.%;so42-含量為0.001~0.002?wt.%;co32-含量為0.001~0.002?wt.%;rb+含量為0.0244~0.0541wt.%;cs+含量為0.0320~0.0730wt.%。
38、所述再生液中k+含量為0.001~0.002wt.%;mg2+含量為0.001~0.002?wt.%;cl-含量為2.91~3.21wt.%;so42-含量為0.001~0.002?wt.%;co32-含量為0.001~0.002?wt.%;rb+含量為0.00321~0.0031?wt.%;cs+含量為0.0017~0.0027wt.%。
39、本發明的優點和有益效果為:
40、1)常溫蒸發:采用的蒸發方式為常溫,這一方式對蒸發環境的要求比較寬泛,容易操作和實現,不消耗過多的能耗,濃縮倍數控制在3.7~6.0之間。
41、2)蒸發控制節點以銣銫濃度為節點:銣和銫的濃度均大于300mg/l時停止蒸發,這一數據的依據是吸附劑對大于300mg/l的銣銫才能高效吸附。
42、3)吸附劑環保,可以循環利用,吸附容量300mg/l以上。
43、4)構建了“蒸發-吸附”耦合分離弱碳酸型鹽湖鹵水中的銣銫。
44、對得到銣銫富集的鹵水進一步用吸附法將其與其他共存離子分離,首次針對弱碳酸型鹽湖鹵水,其ph值顯堿性,堿金屬離子的分離難度較大的特點,建立了完整的銣銫分離工藝。該方法鹵水濃縮倍數為:5.6~6.2倍,銣的富集倍數為:5.0~5.9,收率大于80%,銫的富集倍數為:3.6~4.5,收率大于55%。