一种在氧化铝球上原位生长制备锂吸附剂的方法及锂吸附剂技术

本发明专利技术提供一种在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法及锂吸附剂，制备方法包括：S1.采用酸对Al2O3球刻蚀，然后清洗，并烘干；S2.采用LiCl溶液对烘干后的Al2O3球浸润，然后烘干，得到干态的LiCl

【技术实现步骤摘要】
一种在氧化铝球上原位生长制备锂吸附剂的方法及锂吸附剂


[0001]本专利技术属于锂离子吸附剂
，具体涉及一种在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法及锂吸附剂。

技术介绍

[0002]锂及其盐类在各个行业应用广泛，是一种重要的战略资源。国内锂资源大量分布在西北的各大盐湖中。我国盐湖集中分布在青藏高原地区，青海盐湖普遍具有高镁锂比、低锂含量的特征。
[0003]吸附法是一种从环境和经济角度具有较大优势的锂提取技术。尤其是从低品位的高镁锂比卤水、海水中提锂的优势更为明显。现阶段吸附剂主要分锰系、钛系、铝系以及掺杂系吸附剂四类。
[0004]锰系吸附剂主要通过酸处理LiMn2O4、Li
1.33
Mn
1.67
O4、Li
1.6
Mn
1.6
O4前驱体制备，在酸洗脱锂的过程中，锰系锂离子筛前驱体中部分锰元素会由于Jahn
‑
Teller效应出现溶损，进而使得离子吸附剂的结构稳定性和吸附性能大大减弱，循环寿命缩短，限制了其工业化的应用。钛系吸附剂在使用过程中溶损较低，化学性质优于锰系锂离子吸附剂，并对Li
+
具有良好的选择吸附性等优点。铝系吸附剂一般化学式为LiCl
·
2Al(OH)3·
nH2O，是将LiCl插入Al(OH)3中形成锂铝复合金属氢氧化物(Li/Al
‑
LDH)而产生的一种有序空位型层状结构，是目前我国青海盐湖唯一大规模工业化应用的吸附剂。掺杂系吸附剂是为了解决锰系离子筛溶损率比较大的问题，掺杂改性某些具有特定性能的离子，从而优化离子筛的结构稳定性和吸附性能。目前的掺杂元素主要有Al、Ni、S、Fe等元素。掺杂系离子筛是可以优化传统离子筛型锂吸附剂的结构和性能，在掺杂过程中不应破坏原有离子筛吸附性孔道，因此掺杂量应当合适。在选择掺杂离子时，需要考虑到掺杂离子的稳定性等问题。
[0005]其中，氢氧化铝基锂吸附剂是采用吸附法从卤水中提锂时唯一得到产业化应用的吸附剂。无论采用何种方法制备，该吸附剂基本骨架的主要成分都是氢氧化铝，因而将该吸附剂称之为铝基锂吸附剂。该吸附剂制备成本低，无论是采用的原料，还是制备过程，成本都比较低。该吸附剂的综合性能优良，其特点主要包括：
①
在有其它阳离子共存的溶液中，对锂的吸附表现出了较好的选择性；
②
具有可逆性，吸附之后用水就可使锂脱附；
③
吸附速率较快，吸附30min后就已接近饱和。
[0006]但是，铝基锂吸附剂为粉末状，流动性和渗透性都较差，在吸附及洗脱过程中溶损率较高，并且会造成吸附剂的损失，不易于工业操作，因此如何提高铝基锂吸附剂的使用效率是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题是提供一种在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法及锂吸附剂，将锂吸附剂LiCl
·
Al2(OH)6·
yH2O生长在Al2O3小球的孔道或表面上，实现了有效成分合成与有效成分粉体颗粒化成型两个工艺的合二为一，避免了先合成锂吸附剂粉体，
然后对锂吸附剂粉体进行成型等繁琐的工艺，在吸附法提锂领域具有很大的应用前景。
[0008]为了解决上述问题，本专利技术的一个方面提供一种在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法，包括以下步骤：
[0009]S1.采用酸对Al2O3球进行刻蚀，然后清洗刻蚀后的Al2O3球，并烘干；
[0010]S2.采用LiCl溶液对步骤S1中烘干后的Al2O3球进行浸润，然后烘干，得到干态的LiCl
‑
Al2O3球；
[0011]S3.采用AlCl3溶液对步骤S2中的所述干态的LiCl
‑
Al2O3球进行浸润，得到湿态的AlCl3‑
LiCl
‑
Al2O3球；
[0012]S4.采用LiOH溶液对步骤S3中的所述湿态的AlCl3‑
LiCl
‑
Al2O3球进行浸润，然后于50
‑
80℃下加热反应，得到LiCl
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3球；
[0013]S5.将步骤S4中所述LiCl
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3球置于LiCl溶液中静置，得到Li
(1
‑
x)
Cl
(1
‑
x)
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3球锂吸附剂。
[0014]本专利技术的在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法，上述步骤中涉及的化学反应方程式如下：
[0015]Al2O3+6HCl
═
2AlCl3+3H2O
[0016]2AlCl3+6LiOH+yH2O
═
LiCl
·
Al2(OH)6·
yH2O+5LiCl
[0017]LiCl
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3+H2O
═
Li
(1
‑
x)
Cl
(1
‑
x)
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3+xLiCl
[0018]上述步骤S1，先用酸刻蚀Al2O3小球，可以得到具有丰富水流通道的小球，这些水流通道会保持到最终材料的应用过程，水流通道丰富，有利于溶液的传质扩散，更有利于锂离子的吸附。步骤S2、S3、S4中对酸刻蚀后的Al2O3小球，先浸LiCl，再浸AlCl3，再浸LiOH，这样的步骤具有如下优势：将LiCl溶液喷洒在Al2O3小球上对其进行浸润，得到LiCl
‑
Al2O3小球，有利于在Al2O3小球上增加LiCl的浓度，从而有利于提高在反应过程中LiCl插层到氢氧化铝的层间的概率，因此有利于提高锂吸附剂对于锂离子的吸附容量；在浸润完LiCl后，将湿态的LiCl
‑
Al2O3小球进行干燥，主要是为了提高LiCl
‑
Al2O3小球对于AlCl3及LiOH两种溶液的吸收量，有利于在三氧化二铝小球上生长更多的锂吸附剂有效成分。
[0019]本专利技术的在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法，直接利用Al2O3小球进行原位生长锂吸附剂的活性成分，实现了有效成分合成与有效成分粉体颗粒化成型两个工艺的合二为一，避免了先合成锂吸附剂粉体，然后对锂吸附剂粉体进行成型等繁琐的工艺；以Al2O3小球作为基底，粉体不会脱落，强度大，相比于以树脂类材料作为基底具有更强的抗冲击能力，能够满足盐湖提锂工艺的反冲洗等需求。
[0020]优选地，步骤S1中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.采用酸对Al2O3球进行刻蚀，然后清洗刻蚀后的Al2O3球，并烘干；S2.采用LiCl溶液对步骤S1中烘干后的Al2O3球进行浸润，然后烘干，得到干态的LiCl
‑
Al2O3球；S3.采用AlCl3溶液对步骤S2中的所述干态的LiCl
‑
Al2O3球进行浸润，得到湿态的AlCl3‑
LiCl
‑
Al2O3球；S4.采用LiOH溶液对步骤S3中的所述湿态的AlCl3‑
LiCl
‑
Al2O3球进行浸润，然后于50
‑
80℃下加热反应，得到LiCl
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3球；S5.将步骤S4中所述LiCl
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3球置于LiCl溶液中静置，得到Li
(1
‑
x)
Cl
(1
‑
x)
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3球锂吸附剂。2.根据权利要求1所述的在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法，其特征在于：步骤S1中，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种的组合；所述酸的pH＝1
‑
2；所述Al2O3球与所述酸的比例关系为：每1
‑
2kg所述Al2O3球浸泡于1
‑
2L的酸溶液中。3.根据权利要求1所述的在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法，其特征在于：步骤S1中，所述Al2O3球的直径为1.5
‑
5mm。4.根据权利要求1所述的在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法，其特征在于：步骤S1中，烘干时温度为100
‑
150℃，烘干时间为1
‑
5h。5.根据权利要求1所述的在Al2O3球上原位生长制备锂吸附剂的方法，其特征在于：步骤S2中，所述LiCl溶液的浓度为1
‑
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亦力，王杨，莫恒亮，李锁定，彭文娟，李天玉，刘曼曼，
申请(专利权)人：北京碧水源膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：