[发明专利]一种基于铷的高选择性分离膜及其分离富集方法

说明书

本发明公开了一种基于铷的高选择性分离膜及其分离富集方法，其中铷的高选择性分离膜，是由载体、基础聚合物、协萃剂、有机溶剂等混合溶解成均相溶液后，通过溶剂挥发法制备。铷的分离富集是利用铷的高选择性膜萃取装置，在外电场加速下对含铷、锂、钠等碱金属离子的混合料液进行铷的高效萃取、分离和富集。本发明所提供的对铷离子具有高选择性的分离膜，膜制备方法简便、性能稳定；铷的萃取和反萃同步，铷/钠分离因子高，传质过程稳定且可连续操作。能耗低，无二次污染。可用于对卤水提锂残液或锂云母提锂残液等高钠、高锂背景溶液中的低浓度铷，进行分离和富集。

技术领域

本发明属于稀贵金属的湿法冶炼和工业分离领域，涉及一种对贵金属铷具有选择性分离效果的膜产品，及其针对铷的分离富集技术。

背景技术

碱金属铷在新能源、航空航天技术和国防工业等领域具有广泛的实际应用。我国近1000万吨的铷资源是以不足100mg/L的低浓度分布于海水、卤水等液态资源中，只有极少量存在于锂云母、铯锂云母等矿石资源中。铷在达到1g/L后，可通过分步结晶法、沉淀法等进行矿化提铷，但低浓度铷并不适用于沉淀矿化提取。与钠、钾、锂等碱金属离子相比，各类铷盐的溶解性更高，较为困难，因此，铷成为一种价格昂贵的金属。

吸附、萃取、离子交换等方法适用于低浓度物质的提取和分离。赵旭[赵旭,等.铷、钾在树脂及天然斜发沸石上的吸附行为研究[J].盐科学与化工,2017,46(3):44-46]对比了阳离子交换树脂、螯合树脂和天然斜发沸石对铷的吸附性能，发现D001阳离子交换树脂具有较快吸附速率，但解析所需酸度较大(2moL/L HCl)，且共存离子K⁺、Na⁺等严重吸附性能。目前一类酚类萃取剂如2,4-二叔丁基苯酚(t-BAMBP)对铷的萃取性能优越，但液液萃取过程繁琐、有机试剂投加量大，萃取条件苛刻，如需要用到1MNaOH以上的高碱度的萃取条件，或高酸(如pH≦1)的反萃条件等，此类试剂对设备的损坏、安全隐患及环境污染等问题，限制了上述方法的工业化应用。冠醚类萃取剂对某些金属离子具有特异的络合性质。文献[刘明明.从卤水中萃取法提取铷铯的应用基础研究[D].天津市,天津科技大学,2015]合成了二苯并-21-冠-7，并以磺化煤油为稀释剂研究了对铷/铯萃取性能，研究结果表明，铷/铯的萃取率可达70％以上，而钾的萃取率仅为30％左右，但遗憾的是，在各种条件下均无法将有机相中的离子有效反萃下来，这项研究也失去了实际应用价值。

萃取和反萃同步进行的各种液膜分离技术能解决液液萃取技术的一些弊端。支撑液膜的稳定性不足，在工业化应用中有一定的限制。但聚合物包容膜(Ploymer inclusionmembranes,PIMs)是一种更加稳定的新型液膜分离技术，具有萃取剂用量少且性质稳定的优势。文献【Mohapatra P K,Lakshmi D S,Bhattacharyya A,et al.Evaluation ofpolymer inclusion membranes containing crown ethers for selective cesiumseparation from nuclear waste solution.[J].Journal of Hazardous Materials,2009,169(1):472-479】研究了以三种冠醚DB18C6、DB21C7和DTBB18C6为载体的三乙酸纤维素(CTA)基PIM对¹³⁷Cs的分离性能，结果表明，DTBB18C6膜对铯的传输速率最佳。然而，聚合物包容膜传质速率较慢，在工业化应用中也有较大的瓶颈，且目前尚未有报道关于铷的膜萃取分离相关的技术得到开发。随着我国高新技术的突跃发展，铷等高新能源的应用领域必将更加宽广，铷资源提取技术亟待新的开发和突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铷的高选择性分离膜及其分离富集方法，该方法包括了制备对铷有高选择性且性能稳定的分离膜产品，以及通过该膜产品在电场强化下对水溶液中的碱金属铷离子进行选择性的膜萃取和分离、富集技术。本发明适用于锂云母提锂残液、海水、卤水等矿石或液态资源中，铷的提取、分离和富集应用。

本发明是通过下述技术方案来实现的。