[发明专利]从盐水中提取金属离子

说明书

一种材料，包含多孔颗粒，该多孔颗粒包含金属离子印迹聚合物。金属离子印迹聚合物由亲水性共聚单体、含有金属的可聚合化合物和交联剂形成。含有金属的可聚合化合物包含至少一种金属螯合配体。金属离子印迹聚合物包含多个金属离子选择性结合位点。一种方法，包括使含有金属离子的盐水流过包含该材料的反应器。该方法进一步包括从反应器中排出盐水，使多孔颗粒与水接触，和用二氧化碳对反应器加压。二氧化碳与吸附的金属离子反应形成金属碳酸盐溶液。该方法进一步包括使反应器减压以从金属碳酸盐溶液中沉淀出金属碳酸盐并从反应器中排出金属碳酸盐溶液。

本申请要求享有2016年8月18日提交的美国临时申请号62/376,515和2016年10月10日提交的美国临时申请号62/406,135的权益，其全部内容通过引证结合于本文中。

政府权利

本发明是在能源部授予的资助号DOE DE-EE-0006747的政府支持下完成的。该政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本公开涉及从盐水中提取金属离子。

背景技术

用于金属提取的盐水通常存在于地下水库(“撒拉盐水(salar brines)”)中，并含有高浓度的溶解盐。例如，从撒拉盐水中提取锂因为其有利的提取成本而是锂生产的常用方法。阿根廷、智利和玻利维亚的撒拉盐水可以含有高达1500ppm的锂，且可以以相对较低的运行成本进行加工高品质的锂化合物。然而，从撒拉盐水中分离锂是基于池中的太阳能蒸发，并需要多个纯化步骤。为了从盐水中提取金属，将盐水泵送到表面并暴露于大气中。随着水蒸发，盐水中的金属盐的浓度增加。浓缩的盐水可以用其他化学品处理而从浓缩盐水中沉淀出金属盐。这种金属提取方法需要耗费相当长的时间，依赖于相对干燥和稳定的气氛，并且由于遗留于地面上的大量盐而放大了环境退化。

发明内容

在一些实施例中，本公开描述了一种材料，其包括含有金属离子印迹聚合物(metal ion imprinted polymer)的多孔颗粒。金属离子印迹聚合物由亲水性共聚单体、含有金属的可聚合化合物和交联剂形成。含有金属的可聚合化合物包括至少一种金属螯合配体。金属离子印迹聚合物包括多个金属离子选择性结合位点。

在另一个实施例中，本公开描述了一种方法，其包括将有机相悬浮于非极性溶剂中而形成预聚物混合物。有机相包括单体预混物，致孔剂和引发剂。单体预混物包括亲水性共聚单体、包含至少一种金属螯合配体的含有金属的可聚合化合物和交联剂。方法进一步包括加热预聚物混合物而引发单体预混物聚合并形成含金属聚合物。方法进一步包括将含金属聚合物从预聚物混合物中分离，并将酸水溶液加入含金属聚合物中而形成金属离子印迹聚合物。

在另一个实施例中，本公开描述了一种包括反应器的系统。反应器包括反应器容器，盐水通过其引入反应器容器中的盐水入口，盐水通过其从反应器容器排出的盐水出口，水通过其引入反应器容器的水入口，二氧化碳，金属碳酸盐通过其从反应器容器中排出的金属碳酸盐溶液出口，和反应器容器中的多孔颗粒。二氧化碳入口配置为从二氧化碳源接收二氧化碳并用于加压反应器容器和减压反应器容器。多孔颗粒包括由亲水性共聚单体、交联剂和包含至少一种金属螯合配体的含有金属的可聚合化合物形成的金属离子印迹聚合物。金属离子印迹聚合物包含多个金属离子选择性结合位点。

在另一个实施例中，本公开描述了一种方法，包括使含有金属离子的盐水流过包含多孔颗粒的反应器而从盐水中除去金属离子。多孔颗粒包括由亲水性共聚单体、交联剂和包含至少一种金属螯合配体的含有金属的可聚合化合物形成的金属离子印迹聚合物。金属离子印迹聚合物包含多个金属离子选择性结合位点。方法进一步包括从反应器中排出盐水，使多孔颗粒与水接触，和用二氧化碳加压反应器。二氧化碳与吸附的金属离子反应而形成金属碳酸盐溶液。方法进一步包括使反应器减压而从金属碳酸盐溶液中沉淀出金属碳酸盐并从反应器中排出金属碳酸盐溶液。

在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施例的细节。根据描述和附图以及权利要求，本公开的其他特征、目的和优点将是显而易见的。