離子篩材料及其制備和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種離子篩材料，按照各組分在所述離子篩材料中的質(zhì)量百分含量計，所述離子篩材料包括15％～55％的SiO2、5％～50％的輔料、15％～48％的至少一種功能性金屬氧化物，所述功能性金屬氧化物中的金屬為一價和/或二價金屬。另外，提供所述離子篩材料的制備方法和使用方法。
【專利說明】
離子篩材料及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鹽化合物工業(yè)的生產(chǎn)和提純領(lǐng)域，尤其涉及一種離子篩材料及其制備 和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 1932年，McBain提出了 "分子篩"的概念。分子篩是指具有均勻的微孔，其孔徑與一 般分子大小相當(dāng)?shù)囊活愇镔|(zhì)。分子篩的應(yīng)用非常廣泛，可以作高效干燥劑、選擇性吸附劑、 催化劑、離子交換劑等，但是使用化學(xué)原料合成分子篩的成本很高。常用分子篩為結(jié)晶態(tài)的 硅酸鹽或硅鋁酸鹽，是由硅氧四面體或鋁氧四面體通過氧橋鍵相連而形成分子尺寸大小 (通常為0.3~2nm)的孔道和空腔體系，因吸附分子大小和形狀不同而具有篩分大小不同的 流體分子的能力。主要用于汽車、建筑玻璃、醫(yī)藥、油漆涂料、包裝等領(lǐng)域。"分子篩"的工作 原理分為:吸附功能:分子篩對物質(zhì)的吸附來源于物理吸附（范德華力），其晶體孔穴內(nèi)部有 很強的極性和庫侖場，對極性分子(如水)和不飽和分子表現(xiàn)出強烈的吸附能力。篩分功能： 分子篩的孔徑分布非常均一，只有分子直徑小于孔穴直徑的物質(zhì)才可能進入分子篩的晶穴 內(nèi)部。通過吸附的優(yōu)先順序和尺寸大小來區(qū)分不同物質(zhì)的分子，所以被形象的稱為"分子 篩"。
[0003] 我國西北部地區(qū)的鹽湖中含有大量的鹽化合物礦資源，這些鹽礦資源對于日常生 活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)和軍工來說是十分重要的，例如鉀鹽是鉀肥的最主要的成分、炸藥的主要成 分，還是新能源儲熱的重要介質(zhì);鈉鹽是日常生活中，每個人都不可缺少攝入的物質(zhì);但鹽 湖鹵水中同時含有大量的各種金屬離子和鹽化合物類。目前有效利用這些鹽礦的方法一般 就是化學(xué)法提純，這樣的方法成本高且非常不環(huán)保;也有人嘗試使用離子篩從鹽湖鹵水中 定向提取金屬離子，但這樣的方法是在水溶液中進行的，效率不高。
[0004] 因此，有必要提供一種針對劣化的或含有雜質(zhì)的鹽化合物進行純化的材料和/或 工藝，以提升生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，且環(huán)保無污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明旨在提供一種離子篩材料，其制備和使用方法，以對劣化的或含有雜 質(zhì)的鹽化合物進行純化。
[0006] -種離子篩材料，按照各組分在所述離子篩材料中的質(zhì)量百分含量計，所述離子 篩材料包括15 %~55 %的Si〇2、5 %~50 %的輔料、15 %~48 %的至少一種功能性金屬氧化 物，所述功能性金屬氧化物中的金屬為一價和/或二價金屬。
[0007] 可選地，所述Si02的質(zhì)量含量為30%~50%，所述輔料與Si02形成極性共價鍵和離 子鍵，該輔料選自氧化磷、氧化硼、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、氧化鐵、氧化鋅、氧化鉍、氧化鈷 或氧化鈦中的至少一種。
[0008] 可選地，所述功能性金屬氧化物的質(zhì)量含量為18 %~36%，所述功能性金屬氧化 物為至少一種一價金屬氧化物;或為至少一種二價金屬氧化物;或為至少一種一價金屬氧 化物和至少一種二價金屬氧化物的混合物。
[0009 ]可選地，所述一價金屬氧化物的原材料選自碳酸鹽、硅酸鹽、氟化物、硫酸鹽、硝酸 鹽、磷酸鹽、氫氧化物、氧化物、氯化物或其混合物，所述一價金屬氧化物的總重量在所述離 子篩材料中的質(zhì)量含量為〇~40wt%。
[0010] 可選地，所述二價金屬氧化物的原材料選自碳酸鹽、硅酸鹽、氟化物、硫酸鹽、硝酸 鹽、磷酸鹽、氫氧化物、氧化物、氯化物或其混合物，所述二價金屬氧化物的總重量在所述離 子篩材料中的質(zhì)量含量為〇~40wt%。
[0011] 另外，本發(fā)明還提供一種離子篩材料的制備方法，包括以下步驟：
[0012] 提供Si〇2原料、輔料原料、功能性金屬氧化物的原材料，進行充分混合，各組分在 獲得的離子篩材料產(chǎn)品中的質(zhì)量百分含量計，所述Si〇2為15 %~55 %、輔料為5%~50%、 功能性金屬氧化物為15 %~48 % ;
[0013] 將所述混合物加熱到900°C~1500°C，攪拌至熔融狀態(tài)，形成亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前 驅(qū)體。
[0014] 可選地，上述制備方法的過程中，當(dāng)形成亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體之后，將所述亞 穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體倒入到溫度為0~90°C的水中淬冷處理，從而得到顆粒狀離子篩材 料。
[0015] 可選地，上述制備方法的過程中，當(dāng)形成亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體之后，將所述 亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體緩冷至400°C~900°C，通過機械外力拉制成型或擠壓成型處理， 從而得到片狀離子篩材料。
[0016] 再者，本發(fā)明還提供一種離子篩材料的使用方法，包括以下步驟：
[0017] 提供待提純的熔融液態(tài)鹽化合物；
[0018] 將所述的離子篩材料放入所述熔融液態(tài)鹽化合物中，在超過所述液態(tài)鹽化合物的 熔化溫度下，進行反應(yīng);待熔融液態(tài)鹽化合物中待提純的雜質(zhì)金屬離子的濃度在預(yù)定范圍 內(nèi)時，取出尚子篩材料。
[0019] 可選地，所述熔融液態(tài)鹽化合物中被提純的各雜質(zhì)金屬離子的化合價乘以相應(yīng)的 摩爾數(shù)的總數(shù)，等于所述離子篩材料中參與反應(yīng)的功能性金屬氧化物中金屬離子的化合價 乘以相應(yīng)的摩爾數(shù)的總數(shù)。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0021]首先，本發(fā)明的離子篩材料，其組分的選擇和含量的配置，具體來說，選用特定含 量的陶瓷輔料改善和Si〇2形成的極性共價鍵和離子鍵，并配合設(shè)置特定含量的功能性金屬 氧化物，使得最終得到的離子篩材料具備優(yōu)良的雜質(zhì)離子吸附性能。
[0022] 值得一提的是:經(jīng)過大量試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Si02的質(zhì)量含量為30%~50%，功能性金屬 氧化物的質(zhì)量含量為18%~36%，這樣的搭配情況下獲得的離子篩材料具有優(yōu)良的應(yīng)用效 果。
[0023] 其次，由于本發(fā)明的離子篩材料核心在于各組分的選擇和含量的配置，其制備起 來簡單、方便，制備過程容易，而且可以通過選用不同的冷卻方式得到不同形態(tài)的離子篩材 料。
[0024] 再次，本發(fā)明的離子篩材料使用過程中，由于其組成配比的設(shè)置，可高效恢復(fù)熔融 態(tài)鹽化合物的活性，同時，不會在熔融態(tài)鹽化合物中引入其它雜質(zhì)離子，并有效地定向去除 熔融態(tài)鹽化合物中金屬雜質(zhì)離子，使用過后的離子篩不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。
[0025] 最后，本發(fā)明的離子篩材料，由于其制作工藝的多樣化，得到不同形態(tài)的離子篩， 從而在恢復(fù)鹽化合物純度的使用過程可以相應(yīng)地多樣化使用。
【具體實施方式】
[0026] 為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié) 合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解 釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027] 本發(fā)明提供一種離子篩材料，用于提取或者吸附熔融態(tài)鹽化合物中的雜質(zhì)金屬離 子，以純化熔融態(tài)鹽化合物。
[0028] 所述熔融態(tài)鹽化合物可以為各種含有雜質(zhì)金屬離子的鹽化合物。例如，鋰電池行 業(yè)必須要使用的鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰等鹽化合物，而這些鹽當(dāng)中微量的雜質(zhì) 離子將會對電池效率產(chǎn)生巨大的負面效應(yīng);例如，可以為離子交換化學(xué)強化法所用的鹽浴， 在玻璃強化過程中，離子交換化學(xué)強化鹽浴使用一段時間后，從玻璃中交換出來的雜質(zhì)金 屬離子在鹽浴中愈來愈多，從而使得鹽浴失活、強化玻璃的效果弱化;在這些應(yīng)用領(lǐng)域，對 于需要去除雜質(zhì)或失活的鹽浴，加入本發(fā)明的離子篩材料，在一定溫度下(高于熔融態(tài)鹽化 合物的熔點的溫度)進行反應(yīng)一段時間后，離子篩材料會吸附或提取這些雜質(zhì)金屬離子，從 而提純、增強或恢復(fù)鹽浴的活性。
[0029] 所述離子篩材料的組成，按照各組分在所述離子篩材料中的質(zhì)量百分含量計，包 括15%~55%的Si02、5 %~50 %的陶瓷輔料、15%~48%的至少一種功能性金屬氧化物， 所述功能性金屬氧化物的化合價與所述熔融態(tài)鹽化合物中的雜質(zhì)離子的化合價一致。
[0030] 陶瓷離子篩的各組分中，Si02是作為陶瓷基材，是必備的組分，其質(zhì)量含量通常為 15% ~55%〇
[0031] 陶瓷輔料是用于和陶瓷基材，例如Si02形成共價鍵組成離子篩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的骨架 的，其組成和含量的選擇直接影響到離子篩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的吸附性能。陶瓷輔料可以選自氧化 磷、氧化硼、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、氧化鐵、氧化鋅、氧化鉍、氧化鈷或氧化鈦中的至少一 種。根據(jù)實際應(yīng)用中的反復(fù)實驗發(fā)現(xiàn)，上述陶瓷輔料中兩種或兩種以上搭配摻入到陶瓷基 材Si0 2中，其與Si02形成共價鍵組成的離子篩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)出更為優(yōu)良的吸附效果。例如， 將氧化硼和氧化鋁按照一定配比加入到Si〇2中。
[0032] 功能性金屬氧化物中的金屬元素旨在置換或提取鹽浴中的雜質(zhì)金屬離子，經(jīng)過實 驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)功能性金屬氧化物中的至少一種金屬氧化物(參與反應(yīng)的功能性金屬氧化物不 限于全部功能性金屬氧化物，只要參與反應(yīng)的部分功能性金屬氧化物可以將鹽浴中的雜質(zhì) 金屬離子提取/置換到預(yù)定濃度范圍便可）的金屬原子的化合價的摩爾數(shù)總和等于鹽浴中 的雜質(zhì)金屬離子的化合價的摩爾數(shù)總和。
[0033] 功能性金屬氧化物包含多種情況，首先，其可以是一價金屬氧化物，具體來說，可 以是單獨一種一價金屬氧化物，也可以是兩種以上一價金屬氧化物的混合物;其次，功能性 金屬氧化物可以是二價金屬氧化物，具體來說，可以是單獨一種二價金屬氧化物，也可以是 兩種以上二價金屬氧化物的混合物;最后，功能性金屬氧化物可以是一價金屬氧化物和二 價金屬氧化物的混合物，這里互相混合的一價金屬氧化物和二價金屬氧化物的種類分別為 一種以上。
[0034] 當(dāng)功能性金屬氧化物為一價金屬氧化物時，該金屬氧化物中的金屬元素為堿金 屬，例如鋰、鈉、鉀、銣中的至少一種;所述一價金屬氧化物的原材料選自碳酸鹽、氟化物、硫 酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、氧化物、氯化物或其混合物。所述一價金屬氧化物的原材 料是指，在本發(fā)明離子篩的制備過程中，這些原材料經(jīng)過反應(yīng)，最后在離子篩產(chǎn)品中以所述 功能性金屬氧化物形式存在。例如，鹽浴中的金屬雜質(zhì)離子為鉀離子(一價），則功能性金屬 氧化物的原料可以為碳酸銣、氟化銣、硫酸銣、硝酸銣、磷酸銣、氫氧化銣、氧化銣、氯化銣或 其混合物，那么最終在離子篩材料中存在的是氧化銣，在離子篩材料使用過程中，氧化銣中 的銣元素用于提取雜質(zhì)金屬鉀離子。
[0035] 當(dāng)功能性金屬氧化物為二價金屬化合物時，該金屬氧化物中的金屬元素可以為 堿土金屬，例如鎂、鈣、鍶、鋇中的至少一種;所述二價金屬氧化物的原材料選自碳酸鹽、氟 化物、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、氧化物、氯化物或其混合物。例如，鹽浴中的金屬 雜質(zhì)離子為鎂離子(二價），則功能性金屬氧化物的原材料可以為碳酸鈣、氟化鈣、硫酸鈣、 硝酸鈣、磷酸鈣、氫氧化鈣、氧化鈣、氯化鈣或其混合物，那么最終在離子篩材料中存在的是 氧化鈣，在離子篩材料使用過程中，氧化鈣中的鈣元素用于提取雜質(zhì)金屬鎂離子。
[0036] 當(dāng)所述功能性金屬氧化物為一價金屬氧化物和二價金屬氧化物的混合物時，例 如，鹽浴中的金屬雜質(zhì)離子包含鉀離子(一價)和鎂離子(二價），則功能性金屬氧化物的原 材料可以為上述為一價功能性金屬氧化物和二價功能性金屬氧化物的混合物，比如，原材 料為碳酸銣和碳酸鈣的混合物，或者硫酸銣和硫酸鈣的混合物，當(dāng)然也可以為碳酸銣和硫 酸鈣的混合物。
[0037]另外，本發(fā)明提供一種上述離子篩材料的制備方法，包括以下步驟：
[0038]首先，提供Si02原料、陶瓷輔料原料、功能性金屬氧化物的原材料，進行充分混合， 各組分在獲得的離子篩材料產(chǎn)品中的質(zhì)量百分含量計，所述Si02為15%~55 %、陶瓷輔料 為5%~50%、功能性金屬氧化物的原材料的用量使得反應(yīng)后得到的功能性金屬氧化物在 最終獲得的離子篩材料中的含量為15%~48%。
[0039]其次，將所述混合物加熱到900°C~1500°C，攪拌至熔融狀態(tài)，形成亞穩(wěn)定態(tài)的離 子篩前驅(qū)體。
[0040] 可選地，當(dāng)生成亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體后，將亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體導(dǎo)入到 溫度為0~90°c的水中淬冷處理，從而得到顆粒狀離子篩材料。
[0041] 可選地，當(dāng)生成亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體后，將亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體緩冷至 400°C~900°C，通過機械外力拉制成型或擠壓成型處理，從而得到薄片狀離子篩材料。
[0042] 此外，本發(fā)明還提供一種離子篩材料的使用方法，包括以下步驟：
[0043] 首先，將待提純的液態(tài)鹽化合物。例如，可以是將待提純的鹽化合物加熱到熔融的 液態(tài)，或者提供使用一段時間后的弱化或失效的鹽浴。
[0044] 其次，將上述離子篩材料放入所述液態(tài)鹽化合物中，在超過所述鹽化合物的熔化 溫度下，進行反應(yīng)5-12小時(例如可以為5小時、8小時、10小時或12小時），待熔融的液態(tài)鹽 化合物中待提純的金屬離子的濃度在預(yù)定范圍內(nèi)時，取出離子篩材料。本反應(yīng)步驟中，加入 的離子篩材料的量具有以下要求:熔融的液態(tài)鹽化合物中被提純的各雜質(zhì)金屬離子的化合 價乘以相應(yīng)的摩爾數(shù)的總數(shù)，等于離子篩材料中參與反應(yīng)的功能性金屬氧化中的金屬離子 的化合價乘以相應(yīng)的摩爾數(shù)的總數(shù)。
[0045] 針對本發(fā)明離子篩材料有效恢復(fù)鹽浴活性的特性，以下結(jié)合具體實驗數(shù)據(jù)進一步 說明。
[0046] 實施例1顆粒狀離子篩材料的制備及使用
[0047] 制備過程:稱量表1-1中各種配方選項的原材料，混合均勻后放入陶瓷坩堝中加熱 到1000°C~1500°C，攪拌至熔融狀態(tài)，形成穩(wěn)定的離子篩陶瓷網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)后，放入到溫度為 20°C的水中淬火冷卻，即可得到對應(yīng)的顆粒狀離子篩材料;采用掃描電鏡+能譜分析，并按 照100%歸一計算法得到該顆粒狀離子篩材料組成如表1-2所示。
[0050] 使用過程：
[0051 ] 應(yīng)用實例一：
[0052]表1-3應(yīng)用實例一的使用條件
[0054]
[0055] 表1-4應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0057] 應(yīng)用實例二：
[0058] 表1-5應(yīng)用實例二的使用條件
[0060]表1-6應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0062] 實施例2薄片狀離子篩材料的制備及使用
[0063] 制備過程:稱量表2-1中各種配方選項的原材料，混合均勻后放入陶瓷坩堝中加 熱到1000°C~1500°C，攪拌至熔融狀態(tài)，形成穩(wěn)定的亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體后，緩冷至 400°C~900°C，通過機械外力拉制成型或擠壓成型處理，從而得到薄片狀離子篩材料;采用 掃描電鏡+能譜分析，并按照100%歸一計算法得到該薄片狀離子篩材料組成如表2-2所示。
[0064]
[0066] 使用過程：
[0067] 應(yīng)用實例一：
[0068] 表2-3應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析

[0070] 表2-4應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0072] 應(yīng)用實例二：
[0073] 表2-5應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0075]表2-6應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0078] 實施例3薄片狀離子篩材料的制備及使用
[0079] 制備過程:稱量表3-1中各種配方選項的原材料，混合均勻后放入陶瓷坩堝中加熱 到1000°C~1500°C，攪拌至熔融狀態(tài)，形成穩(wěn)定的亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體后，緩冷至400 °C~900°C，通過機械外力拉制成型或擠壓成型處理，從而得到薄片狀離子篩材料;采用掃 描電鏡+能譜分析，并按照100%歸一計算法得到該薄片狀離子篩材料組成如表3-2所示。
[0080]
[0083] 使用過程：
[0084] 應(yīng)用實例一：
[0085] 表3-3應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0087]表3-4應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0088]
[0089] 應(yīng)用實例二：
[0090]表3-5應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0092] 表3-6應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0094] 應(yīng)用實例三：
[0095]表3-7應(yīng)用實例三中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0097]表3-8應(yīng)用實例三中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0099]實施例4薄片狀離子篩材料的制備及使用
[0100]制備過程:稱量表4-1中各種配方選項的原材料，混合均勻后放入陶瓷坩堝中加熱 到1000°C~1500°C，攪拌至熔融狀態(tài)，形成穩(wěn)定的亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體后，緩冷至400 °C~900°C，通過機械外力拉制成型或擠壓成型處理，從而得到薄片狀離子篩材料;采用掃 描電鏡+能譜分析，并按照100%歸一計算法得到該薄片狀離子篩材料組成如表4-2所示。
[0103] 使用過程：
[0104] 應(yīng)用實例一：
[0105] 表4-3應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0106]
[0108]表4-4應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0110] 應(yīng)用實例二：
[0111] 表4-5應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0113]表4-6應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0115]實施例5薄片狀離子篩材料的制備及使用
[0116]制備過程:稱量表5-1中各種配方選項的原材料，混合均勻后放入陶瓷坩堝中加熱 到1000°C~1500°C，攪拌至熔融狀態(tài)，形成穩(wěn)定的亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體后，緩冷至400 °C~900°C，通過機械外力拉制成型或擠壓成型處理，從而得到薄片狀離子篩材料;采用掃 描電鏡+能譜分析，并按照100%歸一計算法得到該薄片狀離子篩材料組成如表5-2所示。
[0119] 使用過程：
[0120] 應(yīng)用實例一：
[0121] 表5-3應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0123] 表5-4應(yīng)用實例一中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0124]
[0125] 應(yīng)用實例二：
[0126] 表5-5應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0128]表5-6應(yīng)用實例二中使用離子篩前后測量結(jié)果對比分析
[0130] 上述五個實施例中，用于加入離子篩材料的劣化后的熔融液態(tài)鹽混合物是:在工 業(yè)上使用幾個月時間后，已經(jīng)劣化的鹽化合物。
[0131] 通過五個實施中不同組成的離子篩材料，加入到不同濃度的劣化后的液態(tài)鹽混合 物中，對使用離子篩材料前和使用后的雜質(zhì)離子濃度進行測量對比分析，明顯發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明 的離子篩材料是的劣化的液態(tài)鹽混合物中雜質(zhì)離子例如Li、Na、Mg等明顯被提取或吸附，從 而起到了對熔融液態(tài)鹽混合物溶液的純化。
[0132] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0133] 首先，本發(fā)明的離子篩材料，其組分的選擇和含量的配置，具體來說，選用特定含 量的陶瓷輔料改善和Si02形成的極性共價鍵和離子鍵，并配合設(shè)置特定含量的功能性金屬 氧化物，使得最終得到的離子篩材料具備優(yōu)良的雜質(zhì)離子吸附性能。
[0134] 值得一提的是:經(jīng)過大量試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Si02的質(zhì)量含量為30 %~50%，功能性金屬 氧化物的質(zhì)量含量為18%~36%，這樣的搭配情況下獲得的離子篩材料具有優(yōu)良的應(yīng)用 效果。
[0135] 其次，由于本發(fā)明的離子篩材料核心在于各組分的選擇和含量的配置，其制備起 來簡單、方便，制備過程容易，而且可以通過選用不同的冷卻方式得到不同形態(tài)的離子篩材 料。
[0136] 再次，本發(fā)明的離子篩材料使用過程中，由于其組成配比的設(shè)置，可高效恢復(fù)熔融 態(tài)鹽化合物的活性，同時，不會在熔融態(tài)鹽化合物中引入其它雜質(zhì)離子，并有效地定向去除 熔融態(tài)鹽化合物中金屬雜質(zhì)離子，使用過后的離子篩不會對環(huán)境產(chǎn)生污染。
[0137] 最后，本發(fā)明的離子篩材料，由于其制作工藝的多樣化，得到不同形態(tài)的離子篩， 從而在恢復(fù)鹽化合物純度的使用過程可以相應(yīng)地多樣化使用。
【主權(quán)項】
1. 一種離子篩材料，其特征在于，按照各組分在所述離子篩材料中的質(zhì)量百分含量計， 所述離子篩材料包括15 %~55 %的Si〇2、5 %~50 %的輔料、15 %~48 %的至少一種功能性 金屬氧化物，所述功能性金屬氧化物中的金屬為一價和/或二價金屬。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子篩材料，其特征在于，所述Si02的質(zhì)量含量為30%~50%， 所述輔料與Si0 2形成極性共價鍵和離子鍵，該輔料選自氧化磷、氧化硼、氧化鋁、氧化鋯、氧 化鉻、氧化鐵、氧化鋅、氧化鉍、氧化鈷或氧化鈦中的至少一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離子篩材料，其特征在于，所述功能性金屬氧化物的質(zhì)量 含量為18%~36%，所述功能性金屬氧化物為至少一種一價金屬氧化物;或為至少一種二 價金屬氧化物;或為至少一種一價金屬氧化物和至少一種二價金屬氧化物的混合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子篩材料，其特征在于，所述一價金屬氧化物的原材料選自 碳酸鹽、硅酸鹽、氟化物、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、氧化物、氯化物或其混合物，所 述一價金屬氧化物的總重量在所述離子篩材料中的質(zhì)量含量為〇~40wt %。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的離子篩材料，其特征在于，所述二價金屬氧化物的原材料選自 碳酸鹽、硅酸鹽、氟化物、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽、氫氧化物、氧化物、氯化物或其混合物，所 述二價金屬氧化物的總重量在所述離子篩材料中的質(zhì)量含量為〇~40wt %。6. -種如權(quán)利要求1至5中任一項所述的離子篩材料的制備方法，包括以下步驟： 提供Si02原料、輔料原料、功能性金屬氧化物的原材料，進行充分混合，各組分在獲得的 離子篩材料產(chǎn)品中的質(zhì)量百分含量計，所述Si02為15 %~55 %、輔料為5%~50%、功能性 金屬氧化物為15%~48% ;將所述混合物加熱到900°C~1500°C，攪拌至熔融狀態(tài)，形成亞 穩(wěn)定態(tài)的離子篩前驅(qū)體。7. 如權(quán)利要求6所述的離子篩材料的制備方法，其特征在于，將所述亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩 前驅(qū)體倒入到溫度為0~90°C的水中淬冷處理，從而得到顆粒狀離子篩材料。8. 如權(quán)利要求6所述的離子篩材料的制備方法，其特征在于，將所述亞穩(wěn)定態(tài)的離子篩 前驅(qū)體緩冷至400°C~900°C，通過機械外力拉制成型或擠壓成型處理，從而得到片狀離子 篩材料。9. 一種離子篩材料的使用方法，包括以下步驟： 提供待提純的熔融液態(tài)鹽化合物； 將權(quán)利要求1至5中任一項所述的離子篩材料放入所述熔融液態(tài)鹽化合物中，在超過所 述液態(tài)鹽化合物的熔化溫度下，進行反應(yīng);待熔融液態(tài)鹽化合物中待提純的雜質(zhì)金屬離子 的濃度在預(yù)定范圍內(nèi)時，取出離子篩材料。10. 如權(quán)利要求9所述的離子篩材料的使用方法，其特征在于，所述熔融液態(tài)鹽化合物 中被提純的各雜質(zhì)金屬離子的化合價乘以相應(yīng)的摩爾數(shù)的總數(shù)，等于所述離子篩材料中參 與反應(yīng)的功能性金屬氧化物中金屬離子的化合價乘以相應(yīng)的摩爾數(shù)的總數(shù)。
【文檔編號】B01J20/30GK106000287SQ201610428113
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】胡偉, 陳振宇, 張云飛, 萬衛(wèi)華, 陳芳華, 周鵬
【申請人】深圳市東麗華科技有限公司