[發明專利]二氧化鈦離子篩

無效

• 申請號: 200710046092.7
• 申請日: 2007-09-18
• 公開（公告）號: CN101157476A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 于建國;張欽輝;李少鵬;孫淑英;尹先升
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01G23/047
• 分類號: C01G23/047;B01J20/06
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳淑章

技術領域

本發明涉及一種離子篩，具體地說，涉及一種對鋰離子(Li⁺)具有高選擇性、高吸附容量且穩定性良好的二氧化鈦(TiO₂)離子篩。

背景技術

鋰資源主要賦存在鹽湖鹵水和偉晶巖型固體礦床中。其中鹽湖鹵水中的鋰占世界鋰儲量的66％以上。早期的鋰大都是從含鋰礦石中提取，但其能耗高，環境污染嚴重，資源逐漸匱乏；隨著含鋰鹽湖的不斷發現，科學界和工業界逐漸轉向了鹽湖提鋰的技術及開發。我國西部鹽湖鹵水中鋰的遠景儲量與世界其他國家目前已探明的總儲量相當，是全球重要的鋰資源，也是我國今后發展鋰工業的重要的資源基礎。但以青海察爾汗鹽湖為代表的鹽湖鹵水中，其Li⁺常以微量形式與大量的堿金屬、堿土金屬離子共存。尤其含Mg²⁺量高，一般Mg/Li＞40，而察爾汗鹽湖鹵水中的Mg/Li高達1577。高鎂鋰比鹵水提鋰是當今世界性難題，因此研究開發符合我國鹽湖資源結構特點、高資源利用率和環境友好的提鋰技術是亟待解決的重大問題。

迄今，從鹽湖鹵水(海水或地下水等)中提取鋰的方法，主要有沉淀法、溶劑萃取法和離子交換吸附法。

沉淀法是利用太陽能將含鋰鹵水在蒸發池中自然蒸發、濃縮，鋰含量達到一定濃度后，用石灰除去殘留的鈣鎂雜質，然后以碳酸鹽和鋁酸鹽以及堿石灰與氯化鈣的混合物為沉淀劑或鹽析劑，使鋰以碳酸鋰(Li₂CO₃)的形式析出。沉淀法僅適用于從低鎂鋰比的鹵水中提鋰。

萃取法主要利用醇類、酮類、烷基磷類和醚類等有機溶劑對鋰的特殊萃取性能達到提取氯化鋰的目的，該法適用于鋰濃度高的鹵水，具有原材料消耗少、流程簡短、效率高等優點。其缺點是：濃度低的鹽湖鹵水需要濃縮，費時費力；FeCl₃的使用會造成乳化現象；成本高，揮發損失大；且有機溶劑對鹽湖區造成嚴重的環境污染，不利于大規模工業生產。

離子吸附法是一種最具前景的綠色鹽湖鹵水提鋰方法。該方法具有工藝簡單、選擇性高且對環境友好，從而成為近年來國際上鹽湖鹵水提鋰的重要研究方向。吸附法從經濟和環保角度考慮比其他方法有較大的優勢，特別是從低品質量的鹵水(鹵水中鎂鋰含量比大于500∶1)中提鋰。離子篩型氧化物具有離子篩分效應和鋰離子“記憶”功能，對溶液中的鋰具有特殊選擇性，而對共存離子如鉀、鈉、鈣和鎂等具有良好的分離性能。離子篩型氧化物吸附劑是將欲選擇吸附的金屬離子滲入金屬氧化物，經穩定處理后，用酸將金屬溶出，便可得到有“離子篩”作用的無機吸附劑。離子篩是以離子的形式從水溶液中捕獲元素的，根據溶液電中性原理，它在捕獲元素離子的同時，必須伴隨有離子交換甚至氧化-還原發生，所以離子篩實際上是一種無機離子交換劑，亦稱為“離子篩無機離子交換劑”，其特點就是具有“篩效應”，即對某種離子具有特效選擇性而對其他雜質離子具有良好的分離效果。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種對鋰離子(Li⁺)具有高選擇性、高吸附量且穩定性良好的二氧化鈦(TiO₂)離子篩。

本發明所說的二氧化鈦(TiO₂)離子篩，其主要由鋰源和鈦源，按鋰、鈦元素摩爾比為(1～4)∶1混合，經煅燒得到Li-Ti-O三元氧化物，所得Li-Ti-O三元氧化物依次經無機酸處理和干燥后得目標物；其特征在于，所說的鈦源為一維(結構)納米二氧化鈦。

在本發明的一個優選技術方案中，所說的鈦源“棒狀”納米二氧化鈦，“棒”的直徑為50～200nm。

在本發明的一個優選技術方案中，所說的鋰源為LiOH、LiNO₃、Li₂SO₄或Li₂CO₃，更優選的鋰源為Li₂CO₃。

附圖說明

圖1實施例1制備的一維納米二氧化鈦的高分辨透射電鏡圖。

圖2實施例2制備的離子篩(簡稱STO-b)的吸附容量隨時間的變化曲線圖。

圖3實施例1制備的離子篩(簡稱STO-a)的吸附等溫線曲線圖。

圖4實施例2制備的離子篩(簡稱STO-b)的吸附等溫線曲線圖。

具體實施方式

制備本發明所說的二氧化鈦離子篩的方法，包括如下步驟：

(1)鈦源的制備：