[發明專利]一種基于離子濃差極化效應的鋰離子提取裝置及其提取方法

有效

• 申請號: 202010114430.1
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111321309B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 李子瑞;江佳飛;唐靜
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C22B26/12
• 分類號: C22B26/12;C22B3/22;C25B1/14;C25B9/19
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發明公開了一種基于離子濃差極化效應的鋰離子提取裝置及其提取方法，包括主通道、陰離子交換滲透膜和緩沖溶液腔，主通道內依次設有縱向屏障塊、若干均勻分布的橫向屏障塊、用于向主通道內提取富鋰溶液的腔管，主通道兩端設有供溶液流入流出主通道入口和主通道出口，主通道外側設置緩沖溶液腔，主通道與緩沖溶液腔通過陰離子選擇性滲透膜相連。本發明專利利用不同陽離子的電泳淌度的差異，通過控制入口處的壓強以及調整主通道內縱向和橫向屏障塊的高度來改變局部水流速度和局部電場強度，實現在提取腔管區域內的鋰離子的富集及提取。本發明提供了一種穩定高效的鋰離子分離提取方法，可以靈活運用于鹽湖提鋰產業。

技術領域

本發明屬于離子分離技術領域，具體是指一種基于離子濃差極化效應的鋰離子提取裝置及其提取方法。

背景技術

鋰與人們生活密切相關，個人攜帶的筆記本電腦、手機、藍牙耳機等數碼產品中應用的鋰離子電池中就含有豐富的鋰元素。鋰離子電池是高能儲存介質，由于鋰離子電池的高速發展，衍生帶動了鋰礦、碳酸鋰等公司業務的蓬勃發展。金屬鋰電池在軍用領域也有應用。

目前，地球上超過3/4鋰儲量存在鹽湖中，并且從鹽湖中提鋰的成本比從礦石中要低一半左右，所以原液提鋰已經成為鋰鹽產品生產的主要方式。我國鹽湖數量多、類型全、資源豐富、富含稀有元素，鹽湖鋰鹽儲量占我國鋰資源總儲量的80％以上，占世界鹽湖鋰總儲量的1/3。目前，已探明全球鋰儲量達1400萬噸。我國鋰儲量為320萬噸，僅次于智利位列世界第二。青藏高原是我國鹽湖鋰資源主產地，自然條件差，開采難度大。目前國內外提鋰方法主要有沉淀法、萃取法、蒸發結晶法、吸附法、膜分離法以及電解法等。然而這些方法大都存在儀器溶損、成本高等一系列問題，并且大部分方法只是用于鎂鋰比較低的鹵水。因此有必要對此進行改進。

發明內容

為解決現有技術存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種基于離子濃差極化效應的鋰離子提取裝置及其提取方法。該方法提取效率高，可行性強，具有很高的工業應用價值。

為實現上述目的，本發明的第一個方面是提供一種基于離子濃差極化效應的鋰離子提取裝置，包括有主通道、緩沖溶液腔和陰離子選擇性滲透膜（13），所述陰離子選擇性滲透膜設置于主通道和緩沖溶液腔之間且其兩端分別與主通道和緩沖溶液腔內部連通；所述陰離子選擇性滲透膜具有導電性且只允許陰離子通過進入所述緩沖溶液腔內，但不能通過陽離子和水；

所述的主通道包括有設置于主通道兩側的主通道入口、主通道出口，以及設置于主通道側部的提取富鋰溶液腔管，所述主通道沿著溶液流動方向依次設有縱向屏障塊、若干均勻分布橫向屏障塊，所述的橫向屏障塊將主通道的內腔的對應部分分隔成供溶液流通的窄通道、供溶液流通的寬通道，所述的提取富鋰溶液腔管的內端與主通道在窄通道的所在一側連通；

所述主通道入口處設置第一電極V₁，其電勢為Φ₁，所述主通道出口處設置第二電極V₂，其電勢為Φ₂，并且Φ₂Φ₁，形成電場E₁，且該Φ₁和Φ₂均小于所述緩沖溶液腔（16）處的電勢Φ₅；

所述主通道與陰離子選擇性滲透膜的交界處設置第三電極V₃，其電勢為Φ₃，所述緩沖溶液腔與陰離子選擇性滲透膜的交界處設置第四電極V₄，其電勢為Φ₄，且Φ₃=Φ₄（Φ₁+Φ₂）/2，以實現跨越陰離子選擇性滲透膜的第二場強E₂的方向是從緩沖溶液指向主通道內部的，使得陰離子可以穿越陰離子選擇性滲透膜進入緩沖溶液中。

進一步設置是所述的所述緩沖溶液腔接地設置。