层流等离子体束制备纳米铝系锂材料和吸附剂的方法技术

本发明专利技术公开了一种层流等离子体束制备纳米铝系锂材料和吸附剂的方法，属于锂离子吸附技术领域。本发明专利技术提供了一种操作简便、条件相对温和、可重复性高的等离子体束制备纳米铝系锂材料和吸附剂的方法。本发明专利技术将氢氧化铝和氯化锂按摩尔比2：1～1.3混合，在惰性气体保护的密闭空间中，经等离子体束蒸发后冷凝，得纳米铝系锂材料，再经与树脂造粒，得吸附剂。本发明专利技术采用等离子体束产生的可控层流电弧热作为热源，通过物理高温气化、同时快速冷凝，形成Al(OH)3和LiCl分子均匀分布的纳米材料，使铝系锂吸附剂比表面积最大化，吸附能力更优异；本发明专利技术在常压全封闭进行生产，具有安全零排放、节能环保、流程短、连续制备高效稳定等优点。连续制备高效稳定等优点。连续制备高效稳定等优点。

【技术实现步骤摘要】
层流等离子体束制备纳米铝系锂材料和吸附剂的方法


[0001]本专利技术属于锂吸附
，具体涉及一种层流等离子体束制备纳米铝系锂材料和吸附剂的方法。

技术介绍

[0002]锂是世界上最轻的金属。锂化合物广泛用于玻璃、搪瓷、焊接，也可用作润滑剂、吸附剂、医药等方面。目前，金属锂已被用于锂蓄电池，高强度的锂铝合金等诸多方面，因此世界上对锂的需求越来越大。然而世界上陆地锂资源总量远不能满足锂的远景市场需求，相比之下海水、卤水、井卤锂资源总量非常巨大。我国的盐湖卤水提锂研究起步较晚，到目前为止，我国的盐湖卤水提锂还处于探索发展阶段。目前，公知的盐湖卤水提锂的方法主要有沉淀法、溶剂萃取法、焙烧法和吸附剂法。其中吸附剂法从经济和环保角度考虑比其他方法有较大的优势，特别是从低品位的卤水中提锂。该方法的关键是寻求吸附选择性好、循环利用率高和成本相对较低的吸附剂。
[0003]吸附剂可分为有机系吸附剂和无机系吸附剂。有机系吸附剂，一般为有机离子交换树脂，如IR
‑
120B型阳离子交换树脂。无机系离子交换吸附剂对锂有较高的选择性，特别是一些具有离子筛效应的特效无机系离子交换吸附剂，现已成为从稀溶液中提取有用元素的最有效吸附剂。无定型氢氧化铝吸附剂被认为是吸附性能和应用前景最好的吸附剂之一，这种吸附剂一般而言具有不同的成分，不同的制备方法会导致其吸附性能、循环使用次数具有较大差别。
[0004]CN202210212896.4公开了一种在氧化铝球上原位生长制备锂吸附剂的方法，其包括以下步骤：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
‑
Al2O3球；S3.采用AlCl3溶液对干态的LiCl
‑
Al2O3球浸润，得到湿态的AlCl3‑
LiCl
‑
Al2O3球；S4.采用LiOH溶液对湿态的AlCl3‑
LiCl
‑
Al2O3球浸润，然后于50
‑
80℃下加热反应，得到LiCl
·
Al2(OH)6·
yH2O
‑
Al2O3球；S5.将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。
[0005]CN20221060638.5公开了一种高混式连续旋转反应器及利用其制备铝盐锂吸附剂的方法，其包括以下步骤：a、通过垫片将所述高混式连续旋转反应器调整到所需的反应间隙；b、将预先制备的锂铝混合溶液和碱液引入所述高混式连续旋转反应器中；c、控制反应条件进行混合反应；d、反应完成后，收集反应混合物并陈化、干燥，制得铝盐锂吸附剂LiCl
·
mAl(OH)3·
nH2O，其中m为2～10，n为0.5～10。
[0006]但上述两种方法操作复杂，制备效率低，制备过程中均需要使用水，使所得产品中均含有水分子，影响产品性能，并且Li和Al原料无法完全反应，导致大量浪费，生产成本偏高。因此急需开发一条具有工艺操作简单、灵活、流程短、投资少、重复性能好等优点的铝系锂吸附剂生产新路线。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术制备纳米铝系锂吸附剂中存在的问题，本专利技术首先提供了一种层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法，其包括以下步骤：
[0008]将原料Al(OH)3和LiCl按摩尔比2：1～1.3混合均匀，然后惰性气体保护下，将混合原料经气流送入反应腔中，以反应腔中等离子发生器产生的层流等离子体束为热源，使Al(OH)3和LiCl发生高温气化反应，然后经冷凝收集，得纳米铝系锂材料。
[0009]其中，上述层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法中，所述Al(OH)3的纯度不小于99.5％，粒经不超过0.05mm。
[0010]其中，上述层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法中，所述LiCl的纯度不小于99.5％，粒经不超过0.05mm。
[0011]其中，上述层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法中，混合原料经气流送入反应腔的流速为1～1.5m/s。
[0012]其中，上述层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法中，采用温度0～5℃的惰性气体对高温气化反应后的物料进行冷凝。
[0013]其中，上述层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法中，所述温度0～5℃的惰性气体的流速为1～1.5m/s。
[0014]其中，上述层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法中，所得纳米铝系锂材料的粒径为20～100nm，比表面积为50～100m2/g。
[0015]本专利技术还提供了一种层流等离子体束制备纳米铝系锂吸附剂的方法，其在前述方法的基础上，还包括以下步骤：将所得纳米铝系锂材料和树脂混合均匀，进行造粒，得纳米铝系锂吸附剂。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术采用层流电弧热(等离子体束产生的可控高温热源)为热源，通过独创的一步法制备得到球状纳米材料，其粒径为20～100nm，比表面积为50～100m2/g，并且所得铝系锂吸附剂具有优异的吸附性能，锂吸附容量可达到12mg/g。
[0018]整个工艺过程采用独创层流电弧热等离子体束产生可控高温热源，物理高温蒸发、同时快速冷凝，使整个生产过程具有：常压、全封闭、安全零排放、节能环保、流程短、连续制备、高效稳定等优势。
附图说明
[0019]图1为本专利技术层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的流程示意图。
[0020]图2为实施例1球状纳米级铝系锂材料的电镜扫描图。
具体实施方式
[0021]具体的，一种层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法，包括以下步骤：
[0022]将原料Al(OH)3和LiCl按摩尔比2：1～1.3混合均匀，然后惰性气体保护下，将混合原料经气流送入反应腔中，以反应腔中等离子发生器产生的层流等离子体束为热源，使Al(OH)3和LiCl发生高温气化反应，然后经冷凝收集，得纳米铝系锂材料。
[0023]经试验，等离子体束分湍流状态和层流状态，湍流状态噪声大、波动大、轴向温差
大，使得这种体束弧电压波动大，能量跳动大、工作设备寿命短。而层流状态的等离子体束噪声小、参数稳定，温度梯度小，可重复性好，利用等离子体束高温层流的特性制备纳米铝系锂吸附剂，具有工艺操作简单、灵活、流程短、投资少、重复性能好等优点，因而显示出广阔的应用前景。因此本专利技术采用层流电弧热(等离子体束产生的可控高温热源)作为热源。
[0024]本专利技术中，所述Al(OH)3的纯度不小于99.5％，粒经不超过0.05mm；所述LiCl的纯度不小于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：将原料Al(OH)3和LiCl按摩尔比2：1～1.3混合均匀，然后惰性气体保护下，将混合原料经气流送入反应腔中，以反应腔中等离子发生器产生的层流等离子体束为热源，使Al(OH)3和LiCl发生高温气化反应，然后经冷凝收集，得纳米铝系锂材料。2.根据权利要求1所述的层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法，其特征在于：所述Al(OH)3的纯度不小于99.5％，粒经不超过0.05mm。3.根据权利要求1所述的层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法，其特征在于：所述LiCl的纯度不小于99.5％，粒经不超过0.05mm。4.根据权利要求1所述的层流等离子体束制备纳米铝系锂材料的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泉，
申请(专利权)人：南充西南石油大学设计研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：