[發明專利]一種復合偏銻酸鋰離子篩填料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810033248.6
• 申請日: 2018-01-14
• 公開（公告）號: CN108160023A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 李建生;于韶梅;李仕增;尹浩南;趙洋;張澤江
• 申請（專利權）人: 天津市職業大學
• 主分類號: B01J20/02
• 分類號: B01J20/02;B01J20/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種復合偏銻酸鋰離子篩填料，其特征在于由偏鈦酸摻雜和分散的輕質玻璃材料負載的復合偏銻酸鋰離子篩組成填料，填料的孔隙率為30%-50%，密度為500-800kg/m³，復合偏銻酸鋰離子篩的化學組成為：H_1+xTi_xSb_1-xO₃，其中，x=0.1-0.9，復合偏銻酸質量占填料質量的70%-80%，輕質玻璃材料質量占填料質量的20%-30%，復合偏銻酸填料的吸附容量為20-25mg/g；所述的復合偏銻酸的前驅體是Li_1+xTi_xSb_1-xO₃，其中，x=0.1-0.9；所述的輕質玻璃材料是密度小于500kg/m³的玻璃纖維制品、泡沫玻璃制品、粉煤灰漂珠或中空玻璃微球之一。

2.根據權利要求1所述的復合偏銻酸鋰離子篩填料，其特征在于復合偏銻酸鋰Li_1+xTi_xSb_1-xO₃是單斜晶系，是單斜偏銻酸鋰LiSbO₃和單斜偏鈦酸鋰Li₂TiO₃的復合物，優選x=0.3，0.8。

3.根據權利要求1所述的復合偏銻酸鋰離子篩填料，其特征在于復合偏銻酸水溶膠還作為復合鋰離子篩前驅體的粘合劑，先將復合鋰離子篩前驅體粘結在輕質玻璃材料表面上，進一步燒結固定在輕質玻璃材料表面上。

4.一種復合偏銻酸鋰離子篩填料的制備方法，其特征在于技術方案包括復合偏銻酸水溶膠制備、復合偏銻酸鋰填料制備、復合偏銻酸鋰填料的燒結、復合偏銻酸鋰填料的酸洗脫鋰和復合偏銻酸鋰離子篩的評價，具體步驟為：

（1）在玻璃反應器中加入4mol/L的鹽酸水溶液，在強烈攪拌和冰水冷卻下，向反應液中緩慢滴加五氯化銻和四氯化鈦溶液，控制滴加速度使前期反應生成的Sb(OH)₅和Ti(OH)₄共沉淀能夠迅速溶解形成水溶膠，控制投料摩爾比為：Sb：Ti：H₂O=1：0.1-10：10-60，滴加完成后繼續攪拌1-2h使氯化物水解完全；然后加入反應液10-15倍質量的去離子水稀釋，加熱回流水溶膠12-24h，蒸餾分離溶液中的氯化氫；冷卻放置24-36h使Sb(OH)₅和Ti(OH)₄溶膠粒子相互聚合摻雜和沉淀，分離膠體中的稀鹽酸清液，去離子水多次清洗膠體粒子吸附的氯化氫，形成復合偏銻酸水溶膠H_1+xTi_xSb_1-xO₃，x=0.1-0.9，溶膠粒徑為20-50nm；

（2）在攪拌下將理論計量比的4mol/L的乙酸鋰水溶液緩慢加入復合偏銻酸水溶膠中，加完后繼續攪拌0.5-1h，生成復合偏銻酸鋰Li_1+xTi_xSb_1-xO₃水溶膠，放置過程中水溶膠的粘度不斷增大；將清洗干凈的輕質玻璃材料浸漬到水溶膠中，使復合偏銻酸鋰溶膠包覆在輕質玻璃材料表面上和進入其表面孔道中，控制投料質量比為：輕質玻璃：復合偏銻酸鋰=1：0.25-0.40，翻動輕質玻璃載體材料，使復合偏銻酸鋰溶膠在輕質玻璃載體材料上形成凝膠，瀝去凝膠中析出的稀乙酸水溶液，在100-150℃下干燥除去水分和乙酸，形成復合偏銻酸鋰填料；

（3）將復合偏銻酸鋰填料放入高溫爐中，在500-600℃下熱處理8-12h，復合偏銻酸鋰Li_1+xTi_xSb_1-xO₃被燒結固定在輕質玻璃載體上，在熱處理過程中非晶態的復合偏銻酸鋰同時轉化為單斜晶系偏銻酸鋰；

（4）將其浸入0.5-1.0mol/L的無機酸水溶液中，循環噴灑無機酸水溶液使復合偏銻酸鋰填料中的鋰離子在0.5-1h內完成脫附，再用去離子水清洗，得到單斜復合偏銻酸H_1+xTi_xSb_1-xO₃填料，所述無機酸是鹽酸、硝酸或硫酸之一；

（5）將鋰離子篩填料裝填在吸附塔中，循環噴淋含有200mg/L氯化鋰的模擬鹵水4-16h，使鋰離子篩填料達到飽和吸附，測得其吸附容量為20-25mg/g，吸脫附循環10次后吸附容量也沒有明顯變化。