一种污泥中原位回收钛酸锂的方法及其应用技术

技术编号：40357332 阅读：7 留言：0更新日期：2024-02-09 14:43

本发明专利技术属于污泥资源化技术领域，提供了一种污泥中原位回收钛酸锂的方法及其应用。通过向生活污水中投加聚合钛基絮凝剂，混凝后获得富钛污泥；在回收的富钛污泥中预埋一定比例的无机锂盐，混合球磨后煅烧，得到具有粒径可控的钛酸锂材料。通过此方法将污泥中的钛资源原位回收制成稳定性高且电化学性能优异的钛酸锂材料。该方法简单高效，成本低廉且无二次污染，可有效地实现富钛污泥的资源化回收。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污泥资源化，具体涉及一种污泥中原位回收钛酸锂的方法及其应用。

技术介绍

1、近年来，钛基混凝剂因水解速度快、混凝效果佳、无物毒性等特性，在净水领域得到了广泛的关注。混凝过程会产生大量的污泥，这部分污泥有毒有害物质少，且含有丰富的碳、钛资源。但目前对混凝污泥的处理，通常是与剩余污泥直接混合后填埋、干化焚烧、排放入海等，这些处理方法不仅浪费了混凝污泥中宝贵的钛资源，还会带来二次污染的风险。

2、钛是一种十分重要的战略资源，在自然界中存在分散且难以提取，但钛二次资源利用率很低，只有不到20%的钛再生资源得到了有效回用，因此，开发一种高效的混凝污泥资源化回用方式是十分重要的。钛基材料中，钛酸锂是一种“零应变”，具有极高安全性、结构变化小且可逆性高的材料，被广泛用作锂离子电池负极。合成钛酸锂常用的钛源主要有二氧化钛、氢氧化钛、四氯化钛，常用的合成方法是高温固相法，为使锂源与钛源充分反应，通常要在800℃-1000℃的高温下保持7-12 h，能耗高。因此，寻求一种成本更为低廉的钛酸锂制备方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本专利技术提供了一种污泥中原位回收钛酸锂的方法及其应用，制备方法简单、成本低廉、环保无污染，有效地实现了污泥中钛资源的回用。

2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：

3、一种污泥中原位回收钛酸锂的方法及其应用，在富钛污泥中预埋一定比例的锂盐，以污泥中固有的羟基聚合物钛为载体，原位生成钛酸锂，包括以下步骤：</p>

4、(1)生活污水中投加聚合钛基絮凝剂，搅拌沉降，测上清液钛含量，移去上清液，获得富钛污泥；

5、(2)将上述污泥干燥后称重，计算每克干污泥中钛含量；将干污泥研磨成粉末，在干污泥中预埋一定量的锂盐，球磨得到均匀的混合粉末；

6、(3)将混合粉末高温固相烧结后得到钛酸锂。

7、本专利技术优选的，步骤(1)中所述聚合钛基絮凝剂可用聚合氯化钛(ptc)、聚合硫酸钛(pts)、聚合氯化铝钛(patc)等，所用絮凝剂可采用慢速滴碱法或电化学法制备，控制碱化度为0.5-1.5，投加量为10-60 mg/l；150-200 r/min快速搅拌1-3 min，然后以35-45 r/min的转速，慢速搅拌15-20 min，最后沉降15-30 min。

8、本专利技术优选的，步骤(2)所述富钛污泥在60-120℃恒温烘箱中干燥8-12 h；干污泥研磨成粉末，粉末的颗粒粒径为50-200 μm；预埋的锂盐可以是碳酸锂、醋酸锂、硝酸锂中的一种或多种，控制锂钛摩尔比为(0.88-2)：1；球磨时间为0.5-4 h，混合粉末粒径为0.5-15μm。

9、本专利技术优选的，步骤(3)所述高温条件由马弗炉或管式炉提供，煅烧气氛可以是氧气或氮气，煅烧温度为600-800℃，煅烧时间为6-12 h，升温速率为3-15 ℃/min。

10、上述方法制备的钛酸锂的粒径为20 nm-1000 nm，具有规则的晶体结构。

11、本专利技术具有以下优点：

12、本专利技术通过在富钛污泥中预埋一定比例的锂盐，球磨后得到均匀的混合粉末，将混合粉末经简单的一步煅烧即可获得具有规则晶体结构的钛酸锂，且不同锂钛比例调控下的钛酸锂的粒径不同，锂钛摩尔比为4.4:5时，钛酸锂粒径在20 nm-200 nm；控制锂钛摩尔比为1:1时，钛酸锂粒径在50 nm-400 nm；控制锂钛摩尔比为2:1时，钛酸锂粒径在100 nm-1000 nm。

13、与传统的钛酸锂制备方法相比，本专利技术采用的方法成本低廉，合成路线简单，制备所需温度更低，大大降低了合成所需要的能耗，在有效实现富钛污泥资源化回收的同时得到了具有良好晶体结构且粒径可控的钛酸锂。

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【技术保护点】

1.一种污泥中原位回收钛酸锂的方法及其应用，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

5.根据权利要求1～4所述制备方法，得到粒径可控的钛酸锂。

【技术特征摘要】

1.一种污泥中原位回收钛酸锂的方法及其应用，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵艳侠，刘珊珊，张芬芬，刘玉玉，刘伟，高晓梅，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：

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