[發明專利]一種從鹵水中提取鋰的材料及方法

無效

• 申請號: 201210432302.7
• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN103785358A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 朱維平;錢旭紅;任龍;何春生;徐玉芳;殷麗艷;田振林
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/26;C01D15/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 韋東

技術領域

本發明屬于鋰提取領域，具體涉及從鹵水中提取鋰的材料及方法。

背景技術

近年來，由于在鋰電池、原子能、合金技術以及納米管儲氫技術等方面的應用，全世界對鋰的需求量迅速上升。自然界的鋰資源主要賦存于花崗偉晶巖型礦床、鹽湖鹵水、海水和地熱水中。1974年世界鋰資源探明總儲量僅190萬噸，1997年則迅速增加到2255萬噸。世界鋰資源探明儲量的迅速增長，主要表現在鹵水鋰資源的迅速增長。據美國礦務局統計，1974年世界190萬噸鋰資源儲量中，絕大部分是偉晶巖鋰資源，鹵水鋰資源僅占2%左右。隨著南美洲智利的阿塔卡瑪、玻利維亞的烏尤尼、阿根廷的翁布雷姆埃爾托等巨大掩護鹵水鋰資源的發現，使世界鹵水鋰資源在幾十年間增長了272倍之多，而其在總鋰資源儲量中所占比例也由2%增加到80%，鹵水鋰資源已成為鋰化合物生產的主要來源。另一方面，海水中同樣蘊藏大量的鋰，大約為2300億噸，但是海水中的鋰含量非常低，濃度僅有0.1-0.2ppm。

目前，鹽湖鹵水提鋰的方法有沉淀法、離子交換吸附法、溶劑萃取法、煅燒浸取法、鹽析法、碳化法和選擇性半透膜法等。沉淀法提鋰只適用于鎂鋰比較低的鹵水，而海水及我國大部分含鋰鹽湖鹵水鎂鋰比高，提取十分困難。吸附法工藝簡單，回收率高又可以重復利用，從經濟和環保角度考慮比其他方法都有較大的優勢。對具有鋰離子選擇性和高吸附容量吸附劑的研究，國內外主要集中在離子篩型MnO₂氧化物吸附劑。1973年，前蘇聯科學家Volkhin首次提出尖晶石結構MnO₂對Li⁺有選擇性吸附效應，隨后日本科學家Ooi借鑒“分子篩”概念提出了“離子篩型氧化物”概念，即將欲選擇吸附的目標金屬離子摻雜金屬氧化物，經穩定化處理后，用酸或其它溶劑將目標金屬離子溶蝕，得到具有“篩效應”或“離子記憶效應”的氧化物，它可以從溶液體系中以離子形式捕獲元素。有關鋰離子篩制備及在鹽湖鹵水提鋰方面的應用，目前已有較多專利報道。如中國專利ZL?03135807.1，中國發明專利申請公開說明書CN?101157480A等。鋰離子篩在鹵水提鋰方面的應用，需要解決的關鍵問題是如何有效提高離子篩的吸附容量、降低離子篩的溶損率。

在中國專利ZL?200810042028.6及專利申請201110148709.2中，我們已經公開了基于熒光傳感與分子識別原理制備新型絡合吸附分離材料并應用于水溶液中重金屬吸附分離的一種方法。在本發明中，我們繼續采取此策略，將鋰離子受體與硅膠共價連接，組成一種對鋰高選擇性的吸附劑，實現從高鎂鋰比鹽湖鹵水及海水鹵水中提取鋰。

發明內容

本發明提供一種分離材料，其由冠醚結構通過R1與表面含有各種功能化基團的不同材料通過共價鍵合而得到：

式I

式中，

A為冠醚；

L為-R¹-B-R²-；

S為載體材料；

R¹選自C1-C20烴基或取代的芳基；

R²不存在，或選自C?1-10烴基；

B選自-NH-、-CO-、-CONH-、-CSNH-、-COO-、-CSO-、-SO₂NH-、-SO₂-和-SO-；

其中，所述S、L和A共價連接在一起。

在一具體實施方式中，所述載體材料選自二氧化硅、磁性硅膠、環氧樹脂、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、氧化鈦、石墨烯和聚四氟乙烯，其中，所述載體經表面功能化而具有選自氨基、羥基和鹵素的活性基團。

在一具體實施方式中，所述載體材料選自二氧化硅、磁性硅膠和環氧樹脂。

在一具體實施方式中，所述R¹為C1-C20烴基。

在一具體實施方式中，所述L通過-NH-、-CO-、-CONH-、-CSNH-、-COO-、-CSO-、-SO₂NH-、-SO₂-或-SO-（即當R²不存在時）或通過R²與A共價鍵合。

在一具體實施方式中，所述R¹為C1-C10烷基或取代的芳基。

在一具體實施方式中，所述R¹為C1-C6烷基。

在一具體實施例中，L為-R¹-NH-R²-。