一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法及双极膜电渗析装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法及双极膜电渗析装置，双极膜电渗析装置，包括两个电极和设置于两个电极之间的至少一组膜组，所述的膜组包括依次设置的阴膜、双极膜和阳膜，所述的电极和阴膜之间形成盐室，所述的阴膜与其相邻的双极膜之间形成碱室，所述的阳膜与其相邻的双极膜之间形成酸室，另一个电极与阳膜之间也形成盐室，本发明专利技术克服了现有技术的不足，提高了电解氢氧化锂的纯度，降低了生产成本，提高了装置的耐用性。

【技术实现步骤摘要】
一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法及双极膜电渗析装置
本专利技术涉及双极膜电渗析
，具体属于一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法及双极膜电渗析装置。
技术介绍
氢氧化锂作为一种重要的化工原料被广泛应用于生产玻璃/陶瓷、空气制冷系统、锂电池及核能发电以及锂离子或锂聚合物基储能电池等，氢氧化锂一般都需要很高的纯度。但是锂资源一般都从锂矿石或者卤水中提取，由于这些资源中的锂浓度较低，且一般都含有大量的钙镁离子，这使得提取高纯度的锂的过程更加困难。目前常用的氢氧化锂的制备方法为沉淀法和电解法，其中电解法是一种新型的制备氢氧化锂的方法，通过使用电解工艺，由氯化锂、硫酸锂及碳酸锂得到了高纯度的氢氧化锂产品，但是电解池一般只有阳离子交换膜/阴离子交换膜，这使得电解法制备氢氧化锂的产能得到了限制。因此，在电解的基础上，双极膜被引人到电解池，按照结构双极膜-阳离子交换膜-双极膜-阳离子交换膜结构排列组成了电解-双极膜电渗析膜堆，并用此电解-双极膜电渗析方法成功的生产得到了氢氧化锂。但是现有的电解装置耐用性不足，且制备的氢氧化锂的纯度无法满足电池的使用要求，生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法及双极膜电渗析装置，克服现有的电解装置耐用性不足，且制备的氢氧化锂的纯度无法满足电池的使用要求，生产成本较高的问题。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法，包括以下步骤：S1，将工业碳酸锂与强酸混合反应，经精滤后去除不溶性杂质，得到锂盐溶液；S2，将锂盐溶液通过电渗析进行浓缩，得到锂盐浓缩液；S3，将锂盐浓缩液使用双极膜电渗析装置进行电渗析，得到氢氧化锂溶液、稀锂盐溶液和酸液；S4，将S3中得到酸液用于S1中与工业碳酸锂反应，将S3中得到稀锂盐溶液与S2中的锂盐溶液合并后进行浓缩。优选地，所述的强酸为5-10wt％的稀硫酸。优选地，S3中使用双极膜电渗析装置进行电渗析时酸室内的液体为3-6wt％的稀硫酸。双极膜电解制备氢氧化锂的方法使用的双极膜电渗析装置，包括两个电极和设置于两个电极之间的至少一组膜组，所述的膜组包括依次设置的阴膜、双极膜和阳膜，所述的电极和阴膜之间形成盐室，所述的阴膜与其相邻的双极膜之间形成碱室，所述的阳膜与其相邻的双极膜之间形成酸室，另一个电极与阳膜之间也形成盐室。优选地，所述的双极膜的制备方法包括以下步骤：首先，称取硅藻酸钠配制成8-10wt％的硅藻酸钠溶液，然后称取聚乙烯醇配制成5-8wt％的聚乙烯醇水溶液，然后按体积份数将0.5-0.8份硅酸钠水溶液与0.5-0.8份聚乙烯醇水溶液混合均匀，然后加入0.05-0.09份的乙酰丙酮，搅拌混合，然后加热至40-50℃密闭保温20-50min，然后进行减压脱泡，流延风干成膜，然后用8-10％的氯化铁浸泡交联1-3h，然后用蒸馏水冲洗干净，自然风干，得到阳离子膜；然后，称取壳聚糖，使用1-5wt％的乙酸水溶液溶解，配制1.0-1.3L的3-5wt％的壳聚糖溶液，然后向壳聚糖溶液内加入40-60mL改性剂，搅拌混合均匀，然后在搅拌过程中加入60-80mL的体积分数为3-4％的戊二醛溶液，混合均匀后，经减压脱泡，流延于阳离子膜上，风干后得到双极膜。优选地，所述的改性剂由乙氧基硅氧烷E40和改性液混合而成。优选地，所述的改性液的制备方法为：将铁源、锌源、碱和水按质量比3:0.2-0.5:0.8:60混合均匀，然后置于高压反应釜内120-180℃反应12-24小时，然后冷却至室温，过滤干燥，得到锌改性氧化铁，然后按重量份将0.3-0.8份锌改性氧化铁与1-5份表面活性剂超声分散于2L水中，然后静置，取上层悬浮液，即为改性液。优选地，所述的铁源、锌源、碱为氯化铁、氯化锌、尿素。优选地，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：1、本专利技术的双极膜电解制备氢氧化锂的方法能够对制备氢氧化锂过程中产生的稀锂盐溶液和酸液进行循环利用，使该电渗析过程中无废料的排放，该方法环保、无污染，生产的氢氧化锂溶液制备的氢氧化锂的纯度高。2、本专利技术的双极膜电渗析装置的两个电极均与盐溶液接触，使电极不需要使用耐酸或耐碱的材料，节约了生产成本，避免了电渗析过程中电极的腐蚀问题，且本专利技术的装置内的双极膜有效的提高了制备的氢氧化锂的纯度。3、本专利技术通过在阳离子膜的制备过程中加入乙酰丙酮，使阳离子膜在交联的过程中能够吸附三价铁离子，使制备的阳离子膜内产生交联孔隙，经水洗后的阳离子膜表面的三价铁离子脱离，使最终的双极膜的亲水能力得到提升，从而降低了双极膜的槽电压；同时，通过使用锌改性氧化铁作为改性液的原料，使双极膜的机械性能得到了增强，同时双极膜中阴离子膜内的锌改性氧化铁能够在电化学过程中与乙酰丙酮产生电子转移作用，进一步的使双极膜的槽电压得到了降低，同时在锌改性氧化铁的支撑作用下，使双极膜的机械性能得到了提高；且在双极膜的制备过程中使用乙氧基硅氧烷E40，使乙氧基硅氧烷E40在阴离子膜的形成过程中能够产生桥连作用，乙氧基硅氧烷E40中的线性分子对双极膜的基体增强作用，使双极膜的机械性能进一步的得到了增强，使该方法制备的双极膜的耐用性较好，且乙氧基硅氧烷E40本身具有亲水官能团，使加入乙氧基硅氧烷E40后的双极膜的槽电压不会出现上升的问题。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1双极膜电渗析装置包括两个电极和设置于两个电极之间的三组膜组，膜组包括依次设置的阴膜、双极膜和阳膜，电极和阴膜之间形成盐室，阴膜与其相邻的双极膜之间形成碱室，阳膜与其相邻的双极膜之间形成酸室，另一个电极与阳膜之间也形成盐室。双极膜的制备方法包括以下步骤：称取硅藻酸钠，配制成10wt％的硅藻酸钠水溶液，然后称取聚乙烯醇配制成8wt％的聚乙烯醇水溶液，然后将0.5L硅酸钠水溶液与0.5L聚乙烯醇水溶液混合均匀，然后加入0.08L的乙酰丙酮，搅拌混合，然后加热至50℃密闭保温30min，然后进行减压脱泡，流延风干成膜，然后用10％的氯化铁浸泡交联1h，然后用蒸馏水冲洗干净，自然风干，得到阳离子膜，膜厚80.65um；称取壳聚糖，使用2wt％的乙酸水溶液溶解，配制1.3L的3wt％的壳聚糖溶液，然后向壳聚糖溶液内加入60mL改性液和5mL乙氧基硅氧烷E40，搅拌混合均匀，然后在搅拌过程中加入80mL的体积分数为4％的戊二醛溶液，混合均匀后，经减压脱泡，流延于阳离子膜上，风干后得到双极膜，膜厚170.94um。改性液采用以下方法制备而成：将氯化铁、氯化锌、尿素和水按质量比2:0.4：0.6:60混合均匀，然后置于高压反应釜内180℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，将工业碳酸锂与强酸混合反应，经精滤后去除不溶性杂质，得到锂盐溶液；/nS2，将锂盐溶液通过电渗析进行浓缩，得到锂盐浓缩液；/nS3，将锂盐浓缩液使用双极膜电渗析装置进行电渗析，得到氢氧化锂溶液、稀锂盐溶液和酸液；/nS4，将S3中得到酸液用于S1中与工业碳酸锂反应，将S3中得到稀锂盐溶液与S2中的锂盐溶液合并后进行浓缩。/n

【技术特征摘要】
1.一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将工业碳酸锂与强酸混合反应，经精滤后去除不溶性杂质，得到锂盐溶液；
S2，将锂盐溶液通过电渗析进行浓缩，得到锂盐浓缩液；
S3，将锂盐浓缩液使用双极膜电渗析装置进行电渗析，得到氢氧化锂溶液、稀锂盐溶液和酸液；
S4，将S3中得到酸液用于S1中与工业碳酸锂反应，将S3中得到稀锂盐溶液与S2中的锂盐溶液合并后进行浓缩。


2.根据权利要求1所述的一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法，其特征在于，所述的强酸为5-10wt%的稀硫酸。


3.根据权利要求1所述的一种双极膜电解制备氢氧化锂的方法，其特征在于，S3中使用双极膜电渗析装置进行电渗析时酸室内的液体为3-6wt%的稀硫酸。


4.权利要求1-3任意一项所述的双极膜电解制备氢氧化锂的方法使用的双极膜电渗析装置，其特征在于，包括两个电极和设置于两个电极之间的至少一组膜组，所述的膜组包括依次设置的阴膜、双极膜和阳膜，所述的电极和阴膜之间形成盐室，所述的阴膜与其相邻的双极膜之间形成碱室，所述的阳膜与其相邻的双极膜之间形成酸室，另一个电极与阳膜之间也形成盐室。


5.根据权利要求4所述的双极膜电渗析装置，其特征在于，所述的双极膜的制备方法包括以下步骤：
首先，称取硅藻酸钠配制成8-10wt%的硅藻酸钠溶液，然后称取聚乙烯醇配制成5-8wt%的聚乙烯醇水溶液，然后按体积份数将0.5-0.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱建楠，吴国庆，徐诗艳，
申请(专利权)人：安徽南都华铂新材料科技有限公司，界首市南都华宇电源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34