一种锂镁分离剂的合成及其应用研究

一种锂镁分离剂的合成及其应用研究

黄超

（简阳市教师进修学校,四川简阳610059）

摘要：高镁锂比卤水中锂镁分离提锂仍然是一项需要攻克的技术难题。采用三种酚醛树脂低聚物与聚氨酯共混发泡聚合，得到了酚醛-聚氨酯泡塑材料。对其进行了红外光谱表征,并用静态吸附法和动态吸附法对其的锂镁吸附分离能力进行了考查。实验结果表明酚醛-聚氨酯泡塑分离锂镁效果良好，是值得推广的锂镁分离新材料。

关键词：聚氨酯；酚醛树脂；锂镁分离；吸附

我国西部盐湖众多，东部海岸线长，海湖卤水具有丰富的钠、钾、锂、镁等资源。从卤水中分离提取锂镁的工艺技术方法有自然分离法、煅烧浸取法、碳酸盐沉淀法、离子交换吸附法，目前研究较为系统的为吸附萃取法，应用最多的萃取吸附试剂是酚类试剂。本文选取三种苯酚类试剂合成三种酚醛树脂，将其酚羟基束缚在高分子骨架——聚氨酯泡塑（PU）上，用作卤水提取分离锂镁的材料，拟解决从高镁锂比卤水中选择性分离提取锂镁的问题。

1.实验部分

1.1主要试剂及仪器

药品：苯酚(AR)；对叔丁基苯酚(AR)；双酚A(AR)；甲醛(AR)；聚醚多元醇(CR)；二月桂酸二丁基锡(AR)；吐温80(AR)；甲苯二异氰酸酯(TDI)(AR)；THF(AR)。以上药品均购于成都科龙化学试剂厂。

器仪：Tensor27傅里叶变换红外光谱仪（德国）；紫外可见分光光度计；STA409PC差热分析仪(德国)；WRS21B型数字熔点仪；Optima5300V型电感耦合等离子发射光谱仪，美国PE公司。

1.2酚醛-聚氨酯泡塑的合成

实验室自备甲阶线性苯酚甲醛树脂（PF）、对叔丁基苯酚甲醛树脂（TBK）、双酚A甲醛树脂（BPAN），分别称取一定量溶解在聚醚多元醇中，按比例分别加入吐温80、二月桂酸二丁基锡、丙三醇、蒸馏水和甲苯二异氰酸酯（TDI）。立即用电动搅拌器剧烈搅拌，待发泡良好后放入烘箱，在90℃下熟化，得到三种酚醛-聚氨酯泡塑，分别标记为PF-PA、TBK-PA、BPAN-PA。

1.3酚醛-聚氨酯泡塑的表征

对三种酚醛—聚氨酯泡塑进行红外光谱测定。

1.4酚醛树脂对锂镁吸附分离的简单评价

准确配制含Li+200mg/L、Mg2+800mg/L的盐溶液，分别取三种酚醛树脂0.05g溶于50mL氯仿中，再倒入U形管中作为有机相，一侧加10mL盐溶液作为原相，另一侧加10mL去离子水作为接收相，室温静置3h，用ICP-AES测定去离子水溶液中金属离子浓度。

1.5酚醛-聚氨酯泡塑对锂镁吸附分离的评价

1.5.1选择性吸附实验

将2g泡塑置于含有Li+和Mg2+各50mL的混合溶液中，在pH=7.0、温度t=20℃、时间t=3h条件下振荡达吸附平衡，挤出溶液，泡塑用蒸馏水洗涤数次，将溶液和洗涤液合并、定容至250mL，用ICP-AES测定吸附后溶液中的金属离子含量。

1.5.2动态吸附-解吸实验

在室温下，将混合盐溶液（体积比1:1）以一定的流速通过装有泡塑的φ10×400mm玻璃吸附柱，用电导率仪测定流出液体电导率，待电导率恒定时即吸附饱和，在柱中加入蒸馏水清洗。对已经吸附饱和的聚氨酯用0.01mol/L的HCl溶液进行动态解吸，其间每分钟取一次样，并用ICP-AES测定金属离子浓度，确定最佳解吸工艺条件。

2结果与讨论

2.1酚醛-聚氨酯泡塑IR图

将制得的三种酚醛-聚氨酯泡塑进行红外图谱测定，实验结果如图1。

图1PF-PU,TBK-PU,BPAN-PU的IR图

图中，第一峰区出现了酚羟基的特征吸收峰，苯环的骨架振动吸收峰、聚氨酯最突出的特征醚基（C-O-C）的伸缩振动峰及氨基甲酸酯基团的吸收峰均明显出现，表明线性酚醛树脂单元已经参与到了共混，束缚在高分子骨架——聚氨酯泡塑结构中。

2.2酚醛树脂对锂镁吸附分离的简单评价

表1接收相中Li+和Mg2+浓度

从表1可看出，三种酚醛树脂对锂镁均显示出一定传递萃取能力，而且对锂离子的传递能力强于镁，说明有一定的选择性。

2.3酚醛-聚氨酯泡塑对锂镁吸附分离的评价

2.3.1对锂镁的选择性吸附

表2聚氨酯泡塑对Li+和Mg2+的混合吸附数据

从表2中不难看出，TBK-PU对锂镁的吸附容量高于PF-PU、BPAN-PU，但对锂镁的选择性系数却低于其他二者。

2.3.2动态吸附-解吸实验

对已经吸附饱和的聚氨酯用0.01mol/L的HCl溶液进行动态解吸，实验结果如图2。

图2PF-PU和TBK-PU的解吸数据

可以看出，Mg2+首先被解吸出来且被完全解吸的速度比Li+快，能够初步实现分离锂镁并富集锂的目的。

3结语

实验中合成的三种酚醛-聚氨酯泡塑对锂镁的吸附分离有良好效果，其中对叔丁基苯酚甲醛树脂-聚氨酯泡塑对锂镁的吸附容量最高，但选择性系数则较低，可望在进一步的改进和实验中，达到锂镁分离的目的。

参考文献

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[2]郑喜玉,张明刚,徐昶,等.中国盐湖志[M].北京:北京科学出版社,2002.

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