新型calix[4]biscrown超分子识别材料制备及其吸附铷和铯性能研究
2021-06-30侯林怡王一宁张安运苏佳天
化工学报 2021年6期
侯林怡,王一宁,张安运,苏佳天
(浙江大学化学工程与生物工程学院,浙江杭州310027)
引 言
柴达木盆地是青海省乃至我国最主要的盐湖矿产富集区,富含碱金属及碱土金属等重要资源[1-5]。据测算,含有的各种无机盐储量高达3780亿吨,潜在经济价值不低于17万亿元。虽然有部分提取分离技术尚未有效解决[6-9],但已取得了许多重要研究成果。例如,建立的察尔汗盐湖提钾工艺流程已成为我国盐湖资源中钾工业发端的标志[10-11],以卤水镁资源为源头,研制的各种镁产品形成了镁产业链[12-15],锂和硼提取分离研究也取得了重要进展[16-17]。
稀有金属铷和铯是重要战略资源,广泛应用于材料、催化、冶金、汽车、核能和航天等领域[18-22],在5G、卫星和量子技术领域亦发挥着重要作用。经估算察尔汗盐湖水中铷和铯氧化物储量达62.55万吨和6.7万吨之多。与含有d或f电子的过渡元素相比,铷和铯与传统有机配体难以通过配位键形成稳定配合物[23],该结构特点使得盐湖卤水中铷铯分离极具挑战性。目前,研究较多的有溶剂萃取法和吸附法等[24-25],但尚未取得突破性进展。
calix[4]crown是第三代超分子主体,其上缘和下缘分别为亲水性冠醚环或烷氧基,中间的杯[4]芳烃与上下缘之间以聚醚链酚氧基键合,形成的空腔为连接官能团的分子骨架,它能够通过p-基酚腔与酚氧原子或有机分子以CH-p或p-p-堆积相互作用[26-28],该特性使得calix[4]crown能够通过主-客体分子识别选择性与某些碱金属离子形成稳定配合物[29-31],这为Cs和Rb有效分离提供了理论依据。……
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