[發(fā)明專利]球形二氧化錳型鋰離子篩

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010250056.4
• 申請(qǐng)日: 2010-08-11
• 公開（公告）號(hào): CN101898113A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖國(guó)萍;童柯鋒;張欽輝;于建國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/06
• 分類號(hào): B01J20/06;B01J20/04;B01J20/30
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責(zé)任公司 31203
• 代理人: 陳淑章

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種球形鋰離子篩，具體地說，涉及一種用于吸附鹽湖鹵水、海水、井鹵或地?zé)崴群?金屬)鋰溶液中鋰的球形二氧化錳型鋰離子篩。

背景技術(shù)

金屬鋰(Li)具有極強(qiáng)的電化學(xué)活性，其單質(zhì)或/和化合物在鋰離子電池、核聚變發(fā)電、航空航天、玻璃陶瓷、石油化工和冶金等眾多領(lǐng)域得到成功應(yīng)用，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)中具有重要意義的戰(zhàn)略資源，被譽(yù)為“推動(dòng)世界進(jìn)步的能源金屬”。

鋰資源主要賦存于花崗偉晶巖型礦床、鹽湖鹵水、海水和地?zé)崴校蚪?0％的鋰鹽是鹵水提鋰產(chǎn)品，綜合開發(fā)和利用鹵水鋰資源已成為鋰工業(yè)發(fā)展的主流。我國(guó)西部擁有豐富的鹵水鋰資源，是世界上最具開發(fā)價(jià)值的鹽湖區(qū)之一；但絕大部分鹵水Mg/Li比值高達(dá)500-1800，傳統(tǒng)的“沉淀-結(jié)晶”技術(shù)不適合此類資源的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此以鋰離子篩為吸附劑的分離技術(shù)是最有望實(shí)現(xiàn)高鎂鋰比的鹵水提鋰的技術(shù)之一。

現(xiàn)有的鋰離子篩有：LiMn₂O₄、Li₄Mn₅O₁₂、Li_1.6Mn_1.6O₄、Li₂Ti₃O₇和Li₄Ti₅O₁₂，均為超細(xì)粉體。故，現(xiàn)有鋰離子篩存在流動(dòng)性和滲透性都較差，及交換的溶損率較高(0.5％以上)等缺陷，導(dǎo)致其實(shí)際應(yīng)用困難[如：在將現(xiàn)有納米級(jí)粉體的鋰離子篩裝填成固定床進(jìn)行吸附-脫附時(shí)，床層阻力巨大、且床層易坍塌以至于完全阻斷流體。此外，后處理(固-液分離)十分困難]。

鑒于此，研制具有商用價(jià)值的二氧化錳型鋰離子篩倍受本領(lǐng)域科學(xué)家的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種適用于現(xiàn)有吸附-脫附設(shè)備、且易于后處理的二氧化錳型鋰離子篩，克服現(xiàn)有納米級(jí)二氧化錳型鋰離子篩在實(shí)際應(yīng)用中存在的缺陷，為二氧化錳型鋰離子篩的商業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明的發(fā)明人利用聚氯乙烯(PVC)在有機(jī)溶劑和水中溶解度的差異及不同的表面張力作用而自然成球的特性，對(duì)粉體離子篩進(jìn)行成型造粒獲得平均直徑為2.0mm～3.5mm的球型二氧化錳型鋰離子篩。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明所制備的毫米級(jí)球型二氧化錳型鋰離子篩的吸附性能與現(xiàn)有納米級(jí)超細(xì)粉體二氧化錳型鋰離子篩的吸附性能相差無幾。

本發(fā)明所說的球形二氧化錳型鋰離子篩，其由包括下列步驟的制備方法制成；

(1)在5℃～50℃及常壓(1atm)條件下，將聚氯乙烯(PVC)、二氧化錳型鋰離子篩的前驅(qū)體和有機(jī)溶劑混合，得混合物；

(2)在與步驟(1)相同的溫度及壓力條件下，將由步驟(1)所得的混合物滴入水(優(yōu)選“去離子水”)或主要由水(優(yōu)選“去離子水”)和乙醇組成的混合物中，所得的固相物依次經(jīng)洗滌、干燥、脫鋰、洗滌和干燥后得目標(biāo)物(球形二氧化錳型鋰離子篩)；

其中：所說的有機(jī)溶劑是：與水互溶的非質(zhì)子有機(jī)溶劑；所制得的球形二氧化錳型鋰離子篩的平均直徑為2.0mm～3.5mm。

在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所用的二氧化錳型鋰離子篩的前驅(qū)體是：LiMn₂O₄、Li₄Mn₅O₁₂或Li_1.6Mn_1.6O₄；所用PVC的聚合度為500～1,200。

在本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，PVC與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為(0.02～0.12)∶1；PVC與二氧化錳型鋰離子篩的前驅(qū)體的質(zhì)量比為(0.07～0.40)∶1。

在本發(fā)明又一個(gè)優(yōu)選的技術(shù)方案中，所說脫鋰(步驟)中所采用的脫鋰劑是：鹽酸、硝酸、硫酸或過硫酸銨。

附圖說明

圖1實(shí)施例1制備的球形離子篩(簡(jiǎn)稱SMO-a)外表面及斷面的SEM圖，

其中：(a)為SMO-a外表面的SEM圖；(b)為SMO-a斷面的SEM圖。

圖2SMO-a及對(duì)應(yīng)的粉狀離子篩(簡(jiǎn)稱SMO-p1)的吸附容量隨時(shí)間的變化曲線。

圖3實(shí)施例3制備的球形離子篩(簡(jiǎn)稱SMO-b)外表面及斷面的SEM圖，

其中：(c)為SMO-b整體的SEM圖；(d)為SMO-b外表面的SEM圖；(e)為SMO-b斷面的SEM圖。

圖4SMO-b的吸附容量隨時(shí)間的變化曲線。

圖5離子篩動(dòng)態(tài)吸附/脫附性能實(shí)驗(yàn)裝置圖。