一种基于太阳能纳米流体的海水提锂系统和提锂方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于太阳能纳米流体的海水提锂系统和提锂方法

【技术实现步骤摘要】
一种基于太阳能纳米流体的海水提锂系统和提锂方法


[0001]本专利技术涉及一种海水提锂系统，尤其涉及一种基于太阳能纳米流体的海水提锂系统和提锂方法，属于提锂

。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池的快速发展，世界各国碳酸锂需求量飞速增加，
2015
年世界需碳酸锂量为
265
千吨而到了
2025
年整个世界将需要
498
千吨碳酸锂
。
锂离子逐渐成为整个世界争夺的稀缺资源
。
现行的提锂技术主要有吸附法，反渗透法和萃取法
。
吸附法消耗吸附剂，并且吸附效率低下
。
反渗透法需要消耗高品位电能作为驱动，来分离锂离子
。
萃取法操作复杂，需要人工投入大
。
[0003]CN 201811133636.8
提出了一种盐田老卤提锂方法，该方法使用五个步骤
(1)
吸附除镁；
(2)
分段变速淋洗脱锂；
(3)
离子交换树脂吸附深度除镁；
(4)
反渗透；
(5)
碳酸锂制备来制备碳酸锂
。
该方法具有如下缺点：
1、
整个方法步骤繁琐，一整套步骤需要耗费大量时间
。2、
每一个单独的步骤都需要制备单独的装置，成本的投入巨大
。3、
整个过程需要耗费电能等高品位能源
。
[0004]CN 201611122687.1
提出了盐湖卤水提锂方法，该方法是将镁离子饱和或近饱和的原料卤水通入微过滤设备去除其中悬浮物颗粒，然后移入电渗析设备，多次电渗析得到产品液
。
该方法具有如下缺点：
1、
步骤繁琐，一整套步骤需要耗费大量时间
。2、
每一个单独的步骤都需要制备单独的装置，成本的投入巨大
。3、
电渗析过程需要耗费电能等高品位能源，得不偿失
。
[0005]传统的提锂装置十分庞大，初期投资较高，能耗大
。
如何低成本提取锂元素是现今提锂发展的热点问题
。
近些年，随着社会的发展和人口数量的增长，淡水资源变的愈发稀缺，海水淡化成为越来越多学者的研究热点
。
现行的海水淡化主要有热法海水淡化和反渗透海水淡化
。
海水中富含锂资源
。
太阳能是一种取之不尽
、
用之不竭的可再生能源，对环境不产生任何污染，既经济又环保
。
研究发现，石墨烯
、
银纳米颗粒等纳米材料可以作为太阳能海水淡化技术的热转移纳米流体，其基本原理是：银纳米颗粒吸收光照，形成局部高温加上石墨烯纳米流体吸收太阳光双重加热使溶液产生水蒸汽，达到更快速蒸发的效果，而不是像煮沸那样需要将全部的水体进行加热
。
目前，如何进一步降低海水提锂的成本仍是海水提锂技术开发的技术关键
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种基于太阳能纳米流体的海水提锂系统和提锂方法，利用太阳能作为唯一驱动能进行海水提锂，整个装置利用盐差进行电能回收，效率高，成本低廉可持续提锂
。
[0007]第一方面，本专利技术提供的一种海水提锂系统，包括：
[0008]海水预热组件，顶部由透明材料制成，内置纳米流体，以吸收太阳能加热海水；
[0009]离子浓缩组件，包括至少一个浓缩单元，每个浓缩单元包括上方的海水腔和下方的冷凝腔，所述海水腔的顶部由透明材料制成，所述海水腔和所述冷凝腔之间由膜蒸馏用疏水膜分隔，以使所述海水腔中的水蒸气进入所述冷凝腔，所述海水腔的入口与所述海水预热组件的出口连接；
[0010]提锂组件，包括至少一个提锂单元，每个提锂单元包括上方的浓盐水腔和下方的氯化锂腔，所述浓盐水腔的顶部由透明材料制成，所述浓盐水腔的入口与所述海水腔的出口连接，所述浓盐水腔的出口与所述海水预热组件的入口连接，所述浓盐水腔和所述氯化锂腔之间由锂离子传输层分隔，以选择性地使所述浓盐水腔中的锂离子传输所述至氯化锂腔，所述氯化锂腔的入口与所述冷凝腔的出口连接；
[0011]碳酸锂回收组件，所述碳酸锂回收组件的入口与所述氯化锂腔的出口连接，以将氯化锂转化成碳酸锂并回收
。
[0012]上述的海水提锂系统中，所述提锂组件还包括蓄电装置，所述氯化锂腔内设有电极，所述电极与所述蓄电装置和所述浓盐水腔形成回路
。
[0013]进一步地，所述蓄电装置为蓄电池或电容器，用于储存锂离子传输产生的电荷或电能；
[0014]所述电极为石墨电极或铂电极；
[0015]所述海水预热组件与所述海水腔之间设有输送泵，所述输送泵由所述蓄电装置供能；
[0016]所述氯化锂腔的整体高度低于所述冷凝腔，以使所述冷凝腔的淡水在重力作用下进入所述氯化锂腔
。
[0017]上述的海水提锂系统中，所述冷凝腔中设有用于冷却的翅片
、
肋片或肋板
。
[0018]上述的海水提锂系统中，所述碳酸锂回收组件包括沉淀池
。
[0019]上述的海水提锂系统中，所述纳米流体由第一组分和第二组分组成；
[0020]所述第一组分为活性炭颗粒
、
石墨烯
、
氧化石墨烯
、
还原氧化石墨烯和碳纳米管中的至少一种；
[0021]所述第二组分为银纳米颗粒和金纳米颗粒中的至少一种；
[0022]所述第一组分和所述第二组分的质量比为
(100
～
10)
：
1。
[0023]上述的海水提锂系统中，所述膜蒸馏用疏水膜为聚四氟乙烯
(PTFE)
疏水膜
、
聚偏氟乙烯
(PVDF)
疏水膜或聚丙烯
(PP)
疏水膜；
[0024]所述锂离子传输层由锂离子液膜或锂离子交换树脂制成
。
[0025]上述的海水提锂系统中，所述海水提锂系统为下述
1)
或
2)
：
[0026]1)
所述离子浓缩组件包括两个或两个以上浓缩单元，所述提锂组件包括两个或两个以上提锂单元，每个所述浓缩单元和每个所述提锂单元构成一个浓缩提锂单元，且各浓缩提锂单元并联设置；
[0027]2)
所述提锂组件包括两个或两个以上提锂单元，且各提锂单元串联设置
。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种海水提锂方法，利用上述任一项所述的海水提锂系统，包括如下步骤：
[0029]S1、
在所述氯化锂腔内装满氯化锂溶液；
[0030]S2、
经所述海水预热组件加热的海水和纳米流体进入所述海水腔，在所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种海水提锂系统，其特征在于，包括：海水预热组件，顶部由透明材料制成，内置纳米流体，以吸收太阳能加热海水；离子浓缩组件，包括至少一个浓缩单元，每个浓缩单元包括上方的海水腔和下方的冷凝腔，所述海水腔的顶部由透明材料制成，所述海水腔和所述冷凝腔之间由膜蒸馏用疏水膜分隔，以使所述海水腔中的水蒸气进入所述冷凝腔，所述海水腔的入口与所述海水预热组件的出口连接；提锂组件，包括至少一个提锂单元，每个提锂单元包括上方的浓盐水腔和下方的氯化锂腔，所述浓盐水腔的顶部由透明材料制成，所述浓盐水腔的入口与所述海水腔的出口连接，所述浓盐水腔的出口与所述海水预热组件的入口连接，所述浓盐水腔和所述氯化锂腔之间由锂离子传输层分隔，以选择性地使所述浓盐水腔中的锂离子传输所述至氯化锂腔，所述氯化锂腔的入口与所述冷凝腔的出口连接；碳酸锂回收组件，所述碳酸锂回收组件的入口与所述氯化锂腔的出口连接，以将氯化锂转化成碳酸锂并回收
。2.
根据权利要求1所述的海水提锂系统，其特征在于：所述提锂组件还包括蓄电装置，所述氯化锂腔内设有电极，所述电极与所述蓄电装置和所述浓盐水腔形成回路
。3.
根据权利要求2所述的海水提锂系统，其特征在于：所述蓄电装置为蓄电池或电容器，用于储存锂离子传输产生的电荷或电能；所述电极为石墨电极或铂电极；所述海水预热组件与所述海水腔之间设有输送泵，所述输送泵由所述蓄电装置供能；所述氯化锂腔的整体高度低于所述冷凝腔，以使所述冷凝腔中的淡水在重力作用下进入所述氯化锂腔
。4.
根据权利要求1‑3中任一项所述的海水提锂系统，其特征在于：所述冷凝腔中设有用于冷却的翅片
、
肋片或肋板
。5.
根据权利要求1‑4中任一项所述的海水提锂系统，其特征在于：所述碳酸锂回收组件包括沉淀池
。6.
根据权利要求1‑5中任一项所述海水提锂系统，其特征在于：所述纳米流体由第一组分和第二组分组成；所述第一组分为活性炭颗粒
、
石墨烯
、
氧化石墨烯
、
还原氧化石墨烯和碳纳米管中的至少一种；所述第二组分为银纳米颗粒和金...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪子鑫，崔艳菲，魏华，
申请(专利权)人：中海油能源经济咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：