國內銣、銫主要從銫榴石、鋰云母等固態礦中提取,但來源有限,生產規模無法擴大,導致產品成本高昂。而我國鹽湖資源豐富,鹽類資源總量約12000億噸,具有鋰、銣、銫儲量大的特點。目前我國鹽湖地區還沒有開采銣、銫資源的先例,鹽湖資源的開發多是單一開采某一種礦物,取富棄貧,造成資源的巨大浪費。因此,有效分離提取銣、銫對鹽湖資源的綜合開發具有十分重要的意義,是目前我國鹽湖研究與開發熱點之一。
課題組以負載普魯士藍納米粒子的介孔硅膠為吸附材料,實現對實際鹽湖鹵水中銣、銫的選擇性提取。在此基礎上,擬通過小試為中試積累必要的經驗和參數。這不僅對鹽湖的綜合開發意義重大,還可為我國高新技術產業發展提供穩定、廉價的銣、銫產品,起到保駕護航的作用。
銣和銫是極為重要的稀有貴重金屬資源,主要用于催化劑、電子器件(例如:原子鐘)、光電池、催化劑、特種玻璃、生物化學及醫藥、磁流體發電、熱離子轉換發電、離子推進火箭和極光轉換電能裝置等領域。
現階段已經成功合成負載普魯士藍納米粒子的介孔硅膠,實現了對銣、銫的快速、大容量、選擇性吸附。在高濃度鉀(鉀/銣、鉀/銫的質量比均為10³)存在下,能夠選擇性提取銣、銫,從而將鉀/銣、鉀/銫的質量比降低到1左右;進一步通過柱層析實現了銣、銫與鉀的完全分離,以及銣、銫的部分分離。
如前所述,為滿足催化劑、電子器件、光電池等傳統領域和磁流體發電、熱離子轉換發電等高新領域的發展,僅靠江西等地的礦石開發銣、銫資源是遠遠不夠的,只能依賴于進口,但銣、銫資源價格昂貴(純金屬上千元/克,金屬鹽幾十到幾百元每克不等),嚴重地阻礙了上述領域的發展。所以從鹽湖中提取銣、銫成為緩解這一問題的有效解決方法之一。
目前國內外對銣、銫及其化合物的制備技術從最古老的分步結晶法開始,逐步開發出了沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法等多種從鹵水或溶液中分離提取銣、銫的工藝,并仍在研究其他提取方法。但由于鹽湖中銣、銫濃度非常低,沉淀法難以得到較好的經濟效益,并且環境污染嚴重。溶劑萃取法雖然近幾年有著很好的發展,但萃取劑多為冠醚類,實際應用中價格昂貴;而相對廉價的4-叔丁基-2-(α-甲芐基)苯酚(t-BAMBP)等酚類萃取劑僅適于堿性體系。吸附法尤其是無機吸附材料的應用適合從大量溶液中分離富集微量金屬離子,具有工藝簡單、選擇性好、能耗低的優勢,是實現從鹽湖鹵水中提取銣、銫的很好選擇。但目前已合成的無機吸附材料大多吸附速率慢、成型困難、對Rb+、Cs+難以洗脫回收。即便能洗脫,也是條件苛刻,Rb+、Cs+富集倍數低
我們利用負載普魯士藍納米粒子的介孔硅膠為吸附材料,通過靜態吸附、解吸與柱層析聯用實現了銣、銫與鉀的完全分離,并實現了銣、銫的部分分離。此介孔硅膠吸附材料具有合成方法簡便,原料廉價、易得,吸附速率快,吸附容量大,選擇性好,硅膠材料本身適于工業化應用等優點,并很好解決了Rb+、Cs+回收難題,從而在工業生產中具有明顯的優勢。
掃碼關注,查看更多科技成果