[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

本發明涉及一種復合偏銻酸鋰離子篩填料，特別是以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，復合偏銻酸的前驅體是Li_1+xTi_xSb_1?xO₃，其中，x=0.1?0.9，復合偏銻酸鋰也是單斜晶系。本發明復合偏銻酸鋰離子篩中的偏銻酸和偏鈦酸具有協同效應，使其吸附容量增大，提高了鋰離子在其中的吸脫附速度，同時降低了銻的溶損和提高了環境安全性。

技術領域

本發明涉及一種復合偏銻酸鋰離子篩填料及其制備方法，特別是以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填料，屬于新能源新材料領域。

技術背景

目前世界鋰產品年消耗量以每年15%-20% 的速度持續增長，遠遠不能滿足鋰的遠景市場需求。隨著含鋰材料市場價格持續上漲，鋰來源研究也從傳統的鋰礦石提鋰擴張到鹽湖鹵水、海水和地熱水等液態鋰資源的開發利用上。吸附-離子交換法工藝簡單、回收率高、選擇性好，特別適合從濃度含鋰水溶液中提鋰，該方法的關鍵是制備吸附容量大和循環性能良好的吸附劑。

鋰離子篩是通過向無機化合物中導入模板Li⁺，經熱處理生成鋰離子篩前驅體，然后酸浸出其中的Li⁺得到。鋰離子篩由于尺寸效應和篩分效應，對Li⁺離子具有特定的記憶選擇性，能在多離子共存情況下將Li⁺離子同其他離子分離開來，常用于海水或鹵水等富鋰溶液中Li⁺的選擇性提取。鋰離子篩主要有錳系鋰離子篩、鈦系鋰離子篩和其它系鋰離子篩等。

常見的鈦系鋰離子篩前驅體主要有單斜晶系的 Li₂TiO₃和尖晶石結構的Li₄Ti₅O₁₂，與錳系鋰離子篩相比，鈦系鋰離子篩吸附劑具有溶損率低、結構穩定和重復使用性好等優點，但研究開發工作起步比較晚，原料成本也比較高。其它系鋰離子篩中吸附容量較大和選擇性較高的主要包括單斜晶系銻酸、銻酸錫和銻酸鈦鹽。日本專利JPH0283217(1990-03-23)中公開采用五氯化銻和氫氧化鋰反應先形成六羥基銻酸鋰LiSb(OH)₆，在750-1000℃下熱處理形成偏銻酸鋰LiSbO₃，再用1-14mol/L的無機酸在0-80℃下處理，生成單斜偏銻酸HSbO₃，在500℃以下干燥處理后可高選擇性地從堿金屬鹽溶液中吸附分離鋰離子。日本專利JPH08259234 (1996-10-08)中公開在采用五氧化二銻和碳酸鋰反應制備單斜偏銻酸時，用鉀部分替代鋰，在900℃下熱處理形成摻雜的偏銻酸鋰Li_0.95 K_0.5SbO₃，其它堿金屬的摻雜使生成的偏銻酸鋰吸附劑酸洗脫鋰的速度提高3倍以上。單斜偏銻酸鋰離子篩的優點是鋰離子選擇性很高，特別適合在海水或鹵水復雜組分中吸附提取鋰，缺點是其結晶非常致密，傳質孔道狹窄，鋰離子吸脫附速度比較慢，需要在熱的高濃度無機酸中脫鋰；由于偏銻酸的分子量較大，使得鋰離子吸附容量也較低。

鋰離子篩工業應用需要將其制成顆粒狀或特殊形狀的填料，以便進行填料塔式的連續操作和降低回收時的損耗。目前，適于塔式操作的顆粒狀或特殊形狀的填料大多是通過有機高分子材料的交聯作用來制備。由于填料成型過程中有機聚合物溶液可能進入到鋰離子篩孔隙內部，造成傳質孔道的堵塞，使成型后的鋰離子篩填料的吸附容量和吸附速率下降很大。偏鈦酸水溶膠具有良好的高溫粘結性能，可以將偏銻酸鋰離子篩牢固地固定在輕質玻璃材料表面上，進一步擴大其表面積，從而加快吸脫附速度，是一種吸附容量大、穩定性好和循環壽命長的高性能鋰離子篩填料。