本發(fā)明涉及一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，屬于元素分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

銣、銫具有很強(qiáng)的化學(xué)活性和優(yōu)異的光電效應(yīng)性能，在光電轉(zhuǎn)換器件、光學(xué)晶體、光學(xué)玻璃、催化劑、特種玻璃、生物化學(xué)及醫(yī)藥等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中有較大的發(fā)展。銣、銫工業(yè)生產(chǎn)的基本原料主要以銫榴石、鋰云母等固態(tài)礦為主，其提取過程較為復(fù)雜、成本較高且能耗大。除固體礦外，銫也廣泛分布在煤礦礦井水中。在這些煤礦礦井水中銫與鋰、鈉、鉀、銣、鎂、鈣等元素共生，這些共生元素的物理、化學(xué)性質(zhì)相近，給分離提取帶來一定困難。沸石以其性質(zhì)穩(wěn)定，資源豐富，價(jià)格低廉受青睞，但對(duì)銣、銫的選擇性并不高，長(zhǎng)期以來煤礦礦井水并沒有得到有效的利用，且利用煤礦礦井水提取銣、銫并未得到充分重視，造成資源浪費(fèi)。因此，合理利用煤礦礦井水中銣、銫資源具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提供一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，包括以下步驟：步驟（1），將煤礦礦井水的原水經(jīng)過初級(jí)過濾除去懸浮物及煤渣，再進(jìn)行超濾除去細(xì)菌及病毒；將超濾的出水進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)至銣、銫濃度大于1g/l，調(diào)整ph值為8-11.5；優(yōu)選地，ph為9.5。

步驟（2），將步驟1）處理后的煤礦礦井水過裝有由磷酸鋯、磷酸鈦和

粘結(jié)劑組成的混合物的第一離子交換柱，獲得濾液；

步驟（3），將步驟2）過第一離子交換柱的濾液過裝有海藻酸鈣-磷鉬

酸銨的第二離子交換柱；

步驟（4），取出第一離子交換柱中的原料，采用4.2-4.5mol/l的氯化銨溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銫離子進(jìn)行脫附，獲得銫離子脫附液，將銫離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銫溶液；

步驟（5），取出第二離子交換柱中的海藻酸鈣-磷鉬酸銨，采用硝酸和氫溴酸的水溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銣離子進(jìn)行脫附，獲得銣離子脫附液，所述硝酸濃度為1.2-1.8mol/l，所述氫溴酸0.5-0.8mol/l，將銣離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銣溶液。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用了不同物質(zhì)選擇性吸附銫和銣，其選擇性高，不僅簡(jiǎn)化了煤礦礦井水中銣銫的分離程序，且安全性好，生產(chǎn)周期短，降低了人工成本。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，所述第一和第二離子交換柱的高徑比均為30～80，流速為0.1ml/min～0.5ml/min。

采用本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果是：采用上述的離子交換柱的高徑比和流速，可以保證吸附效果，吸附量可以達(dá)到70%以上。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，所述第一和第二離子交換柱的高徑比均為70，流速為0.45ml/min。

采用本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果是：采用上述的離子交換柱的高徑比和流速，可以實(shí)現(xiàn)銣、銫吸附量分別達(dá)到94.5%和96%。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，步驟（2）中所述的粘結(jié)劑為聚乙烯醇。

采用本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果是：采用聚乙烯醇粘結(jié)劑可以有效的保證磷酸鋯和磷酸鈦之間的間隙，又可以保證磷酸鋯和磷酸鈦的穩(wěn)定性，進(jìn)而有效的提高吸附性能。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，所述磷酸鋯、磷酸鈦和粘結(jié)劑的重量份比例為:10:3-5：0.5-2。

采用本發(fā)明進(jìn)一步的有益效果是：采用上述磷酸鋯、磷酸鈦和粘結(jié)劑的重量份比例，分離效率高，且使用量少，操作工容易控制。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，將步驟1）處理后的煤礦礦井水過裝有由磷酸鋯、磷酸鈦和粘結(jié)劑組成的混合物的第一離子交換柱，煤礦礦井水溫度控制在20-40℃。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，將步驟1）過第一離子交換柱的濾液過裝有海藻酸鈣-磷鉬酸銨的第二離子交換柱，濾液溫度控制在45-60℃。

本發(fā)明采用上述進(jìn)一步的有益效果是：溫度控制煤礦礦井水在吸附銣銫過程中的溫度可以有效的提高分離純度。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，步驟（4），取出第一離子交換柱中的原料，采用4.2-4.5mol/l的氯化銨溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銫離子進(jìn)行脫附時(shí)間為100-120min。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，步驟（5），取出第二離子交換柱中的海藻酸鈣-磷鉬酸銨，采用硝酸和氫溴酸的水溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銣離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為160-240min。

本發(fā)明如上所述一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，進(jìn)一步，步驟（4）和步驟（5）脫附過程為循環(huán)沖洗。

本發(fā)明從鹽湖水中同時(shí)分離銣和銫的方法，能夠從鹽湖水中同時(shí)吸附分離出銣和銫，選擇性高，操作簡(jiǎn)單，且吸附量大，分離效率高。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，包括以下步驟：步驟（1），將煤礦礦井水的原水經(jīng)過初級(jí)過濾除去懸浮物及煤渣，再進(jìn)行超濾除去細(xì)菌及病毒，超濾采用中空纖維超濾膜進(jìn)行超濾；將超濾的出水進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)至銣、銫濃度大于5g/l，調(diào)整ph值為8；

步驟（2），將步驟1）處理后的煤礦礦井水過裝有由磷酸鋯、磷酸鈦和

聚乙烯醇按照重量份比例為10:3：0.5組成的混合物的第一離子交換柱，該步驟中煤礦礦井水溫度控制在20℃，獲得濾液；所述第一交換柱的高徑比均為30，流速為0.1ml/min。

步驟（3），將步驟2）過第一離子交換柱的濾液過裝有海藻酸鈣-磷鉬

酸銨的第二離子交換柱，該步驟中濾液溫度控制在45℃；所述第二離子交換柱的高徑比均為30，流速為0.1ml/min。

步驟（4），取出第一離子交換柱中的原料，采用4.2mol/l的氯化銨溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銫離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為100min，脫附過程為循環(huán)沖洗6次，獲得銫離子脫附液，將銫離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銫溶液；

步驟（5），取出第二離子交換柱中的海藻酸鈣-磷鉬酸銨，采用硝酸和氫溴酸的水溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銣離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為240min，脫附過程為循環(huán)沖洗3次，獲得銣離子脫附液，所述硝酸濃度為1.2mol/l，所述氫溴酸0.5mol/l，將銣離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銣溶液。

本實(shí)施例銣和銫的吸附率分別為72.8％和79.14％，銣和銫的解析率分別為98.01％和99.1％。

實(shí)施例2

一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，包括以下步驟：步驟（1），將煤礦礦井水的原水經(jīng)過初級(jí)過濾除去懸浮物及煤渣，再進(jìn)行超濾除去細(xì)菌及病毒，超濾采用中空纖維超濾膜進(jìn)行超濾；將超濾的出水進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)至銣、銫濃度大于32g/l，調(diào)整ph值為9；

步驟（2），將步驟1）處理后的煤礦礦井水過裝有由磷酸鋯、磷酸鈦和

聚乙烯醇按照重量份比例為10:5：0.5組成的混合物的第一離子交換柱，該步驟中煤礦礦井水溫度控制在40℃，獲得濾液；所述第一交換柱的高徑比均為80，流速為0.5ml/min。

步驟（3），將步驟2）過第一離子交換柱的濾液過裝有海藻酸鈣-磷鉬

酸銨的第二離子交換柱，該步驟中濾液溫度控制在60℃；所述第二離子交換柱的高徑比均為80，流速為0.5ml/min。

步驟（4），取出第一離子交換柱中的原料，采用4.5mol/l的氯化銨溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銫離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為120min，脫附過程為循環(huán)沖洗3次，獲得銫離子脫附液，將銫離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銫溶液；

步驟（5），取出第二離子交換柱中的海藻酸鈣-磷鉬酸銨，采用硝酸和氫溴酸的水溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銣離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為160min，脫附過程為循環(huán)沖洗3次，獲得銣離子脫附液，所述硝酸濃度為1.8mol/l，所述氫溴酸0.8mol/l，將銣離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銣溶液。

本實(shí)施例銣和銫的吸附率分別為79.28％和84.33％，銣和銫的解析率分別為98.01％和99.12％

實(shí)施例3

一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，包括以下步驟：步驟（1），將煤礦礦井水的原水經(jīng)過初級(jí)過濾除去懸浮物及煤渣，再進(jìn)行超濾除去細(xì)菌及病毒，超濾采用中空纖維超濾膜進(jìn)行超濾；將超濾的出水進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)至銣、銫濃度大于28g/l，調(diào)整ph值為10.2；

步驟（2），將步驟1）處理后的煤礦礦井水過裝有由磷酸鋯、磷酸鈦和

聚乙烯醇按照重量份比例為10:5：0.5組成的混合物的第一離子交換柱，該步驟中煤礦礦井水溫度控制在28℃，獲得濾液；所述第一交換柱的高徑比均為42，流速為0.3ml/min。

步驟（3），將步驟2）過第一離子交換柱的濾液過裝有海藻酸鈣-磷鉬

酸銨的第二離子交換柱，該步驟中濾液溫度控制在50℃；所述第二離子交換柱的高徑比均為50，流速為0.4ml/min。

步驟（4），取出第一離子交換柱中的原料，采用4.5mol/l的氯化銨溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銫離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為120min，脫附過程為循環(huán)沖洗6次，獲得銫離子脫附液，將銫離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銫溶液；

步驟（5），取出第二離子交換柱中的海藻酸鈣-磷鉬酸銨，采用硝酸和氫溴酸的水溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銣離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為240min，脫附過程為循環(huán)沖洗4次，獲得銣離子脫附液，所述硝酸濃度為1.2mol/l，所述氫溴酸0.5mol/l，將銣離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銣溶液。

本實(shí)施例銣和銫的吸附率分別為82.58％和87.44％，銣和銫的解析率分別為99.02％和99.12％。

實(shí)施例4

一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，包括以下步驟：步驟（1），將煤礦礦井水的原水經(jīng)過初級(jí)過濾除去懸浮物及煤渣，再進(jìn)行超濾除去細(xì)菌及病毒，超濾采用中空纖維超濾膜進(jìn)行超濾；將超濾的出水進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)至銣、銫濃度大于18g/l，調(diào)整ph值為9.5；

步驟（2），將步驟1）處理后的煤礦礦井水過裝有由磷酸鋯、磷酸鈦和

聚乙烯醇按照重量份比例為10:4：1.5組成的混合物的第一離子交換柱，該步驟中煤礦礦井水溫度控制在38℃，獲得濾液；所述第一交換柱的高徑比均為70，流速為0.45ml/min。

步驟（3），將步驟2）過第一離子交換柱的濾液過裝有海藻酸鈣-磷鉬

酸銨的第二離子交換柱，該步驟中濾液溫度控制在50℃；所述第二離子交換柱的高徑比均為70，流速為0.45ml/min。

步驟（4），取出第一離子交換柱中的原料，采用4.5mol/l的氯化銨溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銫離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為120min，脫附過程為循環(huán)沖洗6次，獲得銫離子脫附液，將銫離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銫溶液；

步驟（5），取出第二離子交換柱中的海藻酸鈣-磷鉬酸銨，采用硝酸和氫溴酸的水溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銣離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為200min，脫附過程為循環(huán)沖洗6次，獲得銣離子脫附液，所述硝酸濃度為1.62mol/l，所述氫溴酸0.68mol/l，將銣離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銣溶液。

本實(shí)施例銣和銫的吸附率分別為94.5%和96%，銣和銫的解析率分別為99.21％和99.60％

實(shí)施例5

一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，包括以下步驟：步驟（1），將煤礦礦井水的原水經(jīng)過初級(jí)過濾除去懸浮物及煤渣，再進(jìn)行超濾除去細(xì)菌及病毒，超濾采用中空纖維超濾膜進(jìn)行超濾；將超濾的出水進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)至銣、銫濃度大于10g/l，調(diào)整ph值為8；

步驟（2），將步驟1）處理后的煤礦礦井水過裝有由磷酸鋯、磷酸鈦和

聚乙烯醇按照重量份比例為10:3.5：1.5組成的混合物的第一離子交換柱，該步驟中煤礦礦井水溫度控制在40℃，獲得濾液；所述第一交換柱的高徑比均為60，流速為0.35ml/min。

步驟（3），將步驟2）過第一離子交換柱的濾液過裝有海藻酸鈣-磷鉬

酸銨的第二離子交換柱，該步驟中濾液溫度控制在60℃；所述第二離子交換柱的高徑比均為80，流速為0.1ml/min。

步驟（4），取出第一離子交換柱中的原料，采用4.2mol/l的氯化銨溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銫離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為120min，脫附過程為循環(huán)沖洗5次，獲得銫離子脫附液，將銫離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銫溶液；

步驟（5），取出第二離子交換柱中的海藻酸鈣-磷鉬酸銨，采用硝酸和氫溴酸的水溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銣離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為180min，脫附過程為循環(huán)沖洗5次，獲得銣離子脫附液，所述硝酸濃度為1.6mol/l，所述氫溴酸0.7mol/l，將銣離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銣溶液。

本實(shí)施例銣和銫的吸附率分別為80.12％和82.33％，銣和銫的解析率分別為98.01％和99.40％

實(shí)施例6

一種從煤礦礦井水中分離提取銣、銫的方法，包括以下步驟：步驟（1），將煤礦礦井水的原水經(jīng)過初級(jí)過濾除去懸浮物及煤渣，再進(jìn)行超濾除去細(xì)菌及病毒，超濾采用中空纖維超濾膜進(jìn)行超濾；將超濾的出水進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)至銣、銫濃度大于5g/l，調(diào)整ph值為8；

步驟（2），將步驟1）處理后的煤礦礦井水過裝有由磷酸鋯、磷酸鈦和

聚乙烯醇按照重量份比例為10:3：2組成的混合物的第一離子交換柱，該步驟中煤礦礦井水溫度控制在40℃，獲得濾液；所述第一交換柱的高徑比均為50，流速為0.4ml/min；

步驟（3），將步驟2）過第一離子交換柱的濾液過裝有海藻酸鈣-磷鉬

酸銨的第二離子交換柱，該步驟中濾液溫度控制在60℃；所述第二離子交換柱的高徑比均為80，流速為0.5ml/min。

步驟（4），取出第一離子交換柱中的原料，采用4.5mol/l的氯化銨溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銫離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為120min，脫附過程為循環(huán)沖洗6次，獲得銫離子脫附液，將銫離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銫溶液；

步驟（5），取出第二離子交換柱中的海藻酸鈣-磷鉬酸銨，采用硝酸和氫溴酸的水溶液進(jìn)行離子交換對(duì)銣離子進(jìn)行脫附，脫附時(shí)間為240min，脫附過程為循環(huán)沖洗6次，獲得銣離子脫附液，所述硝酸濃度為1.55mol/l，所述氫溴酸0.7mol/l，將銣離子脫附液蒸發(fā)濃縮獲得銣溶液。

本實(shí)施例銣和銫的吸附率分別為78.58％和80.44％，銣和銫的解析率分別為98.81％和99.12％

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。