一种铝盐复合水凝胶吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种铝盐复合水凝胶吸附剂及其制备方法和应用，制备方法包括：使凝胶骨架材料与水混合，并加入铝盐锂吸附材料，得到混合液；以硼酸和氯化钙作为接受液，将混合液滴加于接受液中，形成沉淀，对沉淀进行低温冷冻

【技术实现步骤摘要】
一种铝盐复合水凝胶吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于吸附剂
，具体涉及一种铝盐复合水凝胶吸附剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锂广泛应用于电池、陶瓷、玻璃、润滑剂、制冷液、核工业以及光电等行业，锂的需求量正在逐年增加。我国拥有储量丰富的锂资源，主要有碳酸盐型卤水、氯化物型卤水和硫酸盐型卤水三种卤水类型，要实现盐湖卤水高效提锂，关键是看能不能突破高镁锂比卤水提锂的技术瓶颈。
[0003]吸附法是制备具有高吸附性能的吸附剂，通过对锂离子选择性吸附，再将锂离子洗脱下来，达到锂离子与其它杂质离子分离的目的。此法工艺简单，回收率高，选择性好，且制备过程简单，成本低，对环境污染小，与其它方法相比有较大优越性。目前研究较多的吸附剂主要有铝盐吸附剂、锰系离子筛、钛系离子筛三大类，锰系离子筛具备优异的锂吸附性能，但解吸过程的锰溶损是其应用过程中的一大短板；钛系离子筛的溶损率低于锰系离子筛，但是合成过程复杂，吸附与解吸速率较慢；铝盐锂吸附剂制备简单、成本低，可在中性条件下解吸，成为了目前唯一一种已投入工业化提锂应用的锂吸附剂，但粉末状铝盐吸附剂流动性差、在水中溶损高、循环稳定性不高。在实际应用中，通常采用粘结剂对粉末铝盐吸附剂进行造粒成型，但造粒后的吸附剂孔隙率低，活性位点少，造成铝盐吸附剂的锂吸附容量明显下降，仅达到2mg/g左右，因此，需要设计开发一种具有高比表面积和网络结构的铝基吸附剂材料，提高其吸附容量和循环稳定性。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种铝盐复合水凝胶吸附剂及其制备方法和应用，以解决粉末状铝盐吸附剂溶损率高、吸附容量严重下降、回收困难和稳定性差的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种铝盐复合水凝胶吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1：将铝盐和锂盐以10
‑
20：1的质量比溶于水中，搅拌均匀后调节溶液的pH值至中性，于室温下搅拌反应2
‑
3h，随后过滤，将滤渣用水洗涤3
‑
5次后，烘干得到铝盐吸附剂；
[0007]S2：将铝盐吸附剂加入到水凝胶基质溶液中反应，然后加入到混合液中搅拌10
‑
20min，随后过滤，将过滤物用水洗涤3
‑
5次，经3
‑
4次冷冻
‑
解冻循环后干燥，得到铝盐复合水凝胶吸附剂；铝盐吸附剂和水凝胶基质溶液的配比关系为1g：10
‑
20mL，混合液由1
‑
5wt％的硼酸溶液和1
‑
10wt％的氯化钙溶液按体积比为1
‑
6：1混合均匀制得。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0009]进一步，铝盐为聚合氯化铝、AlCl3·
6H2O、Al(OH)3、Al2(SO4)3和Al(NO3)3中的至少一种，锂盐为LiCl
·
H2O、LiOH、Li2SO4和LiNO3中的至少一种。
[0010]进一步，步骤S1中烘干温度为50
‑
70℃，烘干时间为8
‑
10h。
[0011]进一步，水凝胶基质溶液为1
‑
15wt％的聚丙烯腈溶液、1
‑
15wt％的聚乙烯醇溶液和0.5
‑
10wt％的海藻酸钠溶液中的至少一种。
[0012]采用上述进一步技术方案的有益效果为：水凝胶作为一种通过交联形成三维网络结构的聚合物材料，其具备较高的结构稳定性及溶质扩散速率，有利于目标离子的扩散和吸附，凝胶材料因制备简单、回收方便等优点在吸附分离水中离子方面展现了巨大潜力。因此基于铝基吸附剂对锂的高选择性，以制备具有良好机械强度和化学性能的三维网络结构水凝胶吸附剂材料。
[0013]进一步，步骤S2中反应温度为40
‑
70℃，反应时间为1
‑
2h。
[0014]进一步，冷冻过程为在
‑
6～
‑
4℃下冷冻4
‑
5h，解冻过程为在室温下解冻2
‑
3h，干燥过程为在
‑
6～
‑
4℃下干燥12
‑
15h。
[0015]本专利技术还公开了一种铝盐复合水凝胶吸附剂的制备方法制得的铝盐复合水凝胶吸附剂。
[0016]本专利技术还公开了一种铝盐复合水凝胶吸附剂在盐湖卤水吸附锂中的应用。
[0017]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：
[0018]进一步，具体步骤包括：
[0019]S1：吸附：将铝盐复合水凝胶吸附剂加入到锂离子浓度为0.05
‑
10g/L的盐湖卤水中，然后在20
‑
70℃下吸附2
‑
8h，随后经离心得到负载吸附剂；铝盐复合水凝胶吸附剂和卤水的配比关系为0.5
‑
20g：1L；
[0020]S2：脱附：用洗脱剂对负载吸附剂在10
‑
70℃下进行脱附，然后离心，得到含LiCl的锂溶液；洗脱剂为水或浓度为0.01
‑
2mol/L的盐酸，负载吸附剂和洗脱剂的配比关系为10
‑
30g：1L。
[0021]进一步，卤水中镁盐和锂盐的质量比为1
‑
100：1。
[0022]本专利技术具有以下有益效果：
[0023]1、将粉末铝基吸附剂通过交联制备成固态球型铝盐复合水凝胶吸附剂，吸附容量高、选择性好，解决了粉末状铝盐吸附剂溶损率高、吸附容量严重下降、回收困难和稳定性差的技术问题；
[0024]2、本专利技术制备的三维网络结构铝盐复合水凝胶吸附剂在进行盐湖卤水分离锂离子时，无需调节卤水的pH值，工艺简便，且球型铝盐复合水凝胶吸附剂使用后易回收，减少生产成本。
附图说明
[0025]图1为铝盐复合水凝胶吸附剂制备方法的流程示意图；
[0026]图2为实施例1制备的铝盐复合水凝胶吸附剂的实物图；
[0027]图3为实施例1制备的铝盐复合水凝胶吸附剂的内部扫描电镜图；
[0028]图4为实施例1
‑
3制备的铝盐吸附剂对Li
+
的吸附容量随温度变化的对比图；
[0029]图5为实施例1
‑
3制备的铝盐吸附剂对Li
+
的吸附容量随吸附时间变化的对比图。
具体实施方式
[0030]以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0031]实施例1：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝盐复合水凝胶吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将铝盐和锂盐以10
‑
20：1的质量比溶于水中，搅拌均匀后调节溶液的pH值至中性，于室温下搅拌反应2
‑
3h，随后过滤，将滤渣用水洗涤3
‑
5次后，烘干得到铝盐吸附剂；S2：将所述铝盐吸附剂加入到水凝胶基质溶液中反应，然后加入到混合液中搅拌10
‑
20min，随后过滤，将过滤物用水洗涤3
‑
5次，经3
‑
4次冷冻
‑
解冻循环后干燥，得到铝盐复合水凝胶吸附剂；所述铝盐吸附剂和水凝胶基质溶液的配比关系为1g：10
‑
20mL，所述混合液由1
‑
5wt％的硼酸溶液和1
‑
10wt％的氯化钙溶液按体积比为1
‑
6：1混合均匀制得。2.根据权利要求1所述的铝盐复合水凝胶吸附剂的制备方法，其特征在于：所述铝盐为聚合氯化铝、AlCl3·
6H2O、Al(OH)3、Al2(SO4)3和Al(NO3)3中的至少一种，所述锂盐为LiCl
·
H2O、LiOH、Li2SO4和LiNO3中的至少一种。3.根据权利要求1所述的铝盐复合水凝胶吸附剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中烘干温度为50
‑
70℃，烘干时间为8
‑
10h。4.根据权利要求1所述的铝盐复合水凝胶吸附剂的制备方法，其特征在于：所述水凝胶基质溶液为1
‑
15wt％的聚丙烯腈溶液、1
‑
15wt％的聚乙烯醇溶液和0.5
‑
10wt％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦亚茹，石成龙，张淼，
申请(专利权)人：青海民族大学，
类型：发明
国别省市：