【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂资源提取，涉及一种弹性水凝胶型锂离子吸附剂及其制备方法与用途。
技术介绍
1、随着锂及其化合物在新能源、医药、催化剂和光电陶瓷等领域的广泛应用，锂资源的消费增长迅速，传统的矿石提锂方案耗能大、产量低，且经济效益不高，故而正逐渐淡出工业应用。
2、锂水资源是一种区别于传统矿石的含锂原料，其是指含锂量高的盐湖卤水或海水，如在中国，约三分之二的锂资源均存于锂水资源中。锂水资源不仅可采储存量大且提取锂成本低，更适合工业化应用，有利于避免传统矿石类原料资源枯竭带来的影响。锂水资源提取锂的方式多种多样，目前常见的有萃取法、膜法、沉淀法，吸附法和电化学法等。
3、其中，吸附法是指利用具有选择性吸附脱嵌锂离子特性的材料(锂离子吸附剂)进行反复吸脱，不仅可循环利用且成本低廉，选择性吸附锂离子能减少杂质的引入，因而使之成为热门研究方向。
4、锂离子筛是一种高吸附容量及高选择性的锂离子吸附剂。目前，锂离子筛材料主要包括锰系锂离子筛(lmo)、钛系锂离子筛(lto)以及铝基吸附剂(lial-ldhs)三大类，以及磷酸盐类、硅酸盐类和锑酸盐类材料等。
5、但无论哪一种锂离子筛，合成出来的产品大都以粉末为主，流动性和渗透性较差，使用过程中难以均匀分布，颗粒回收困难容易造成损失，要实现工业化的应用必须考虑将离子筛粉末重新成型。目前常用的成型方法如造粒、成膜、发泡、纺丝或复合载体法等，粘结造粒和固化成膜都避免不了使用粘结剂并与离子筛亲密接触，进而堵塞吸附剂的接触位点，且粘结成型的粒状吸附剂也存在机
6、因此，尚需要本领域中开发一种复合锂离子筛吸附剂，使其能具备高吸附容量，还能具备工业实用性，以及长期使用的高稳定。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种弹性水凝胶型锂离子吸附剂及其制备方法与用途。所述弹性水凝胶型锂离子吸附剂避免了现有技术中使用电绝缘的粘结剂进行造粒成型的问题，具有较高的吸附性能和机械强度，且循环使用性能优异。
2、为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种弹性水凝胶型锂离子吸附剂的制备方法，所述制备方法包括：
4、将分级多孔碳、锂离子筛原料及螯合剂混合配制为第一混合液，使第一混合液进行第一反应，生成前驱体；
5、将所得前驱体进行煅烧，生成锂离子筛并负载于所述分级多孔碳上，得到负载体；
6、将所述负载体、邻苯二酚偶联聚赖氨酸及pbs缓冲液混合配合为第三混合液，将所述第三混合液进行凝胶化成型，得到弹性水凝胶型锂离子吸附剂。
7、本专利技术提供的一种分级多孔碳负载锂离子筛的弹性水凝胶，首先在分级多孔碳上负载锂离子筛，然后利用分级多孔碳上的孔隙以及邻苯二酚介导的粘合和互锁协同作用制造弹性凝胶，所述邻苯二酚偶联聚赖氨酸链在第三混合液中先自由扩散通过碳材料的孔，产生物理缠结并起到互相支撑作用，再由二茶酚介导的偶联作用引起凝胶化导致固态和聚合物牢固缠结，从而实现普通凝胶向弹性凝胶的转变，显示出良好的可逆压缩性。因此，一方面，分级多孔碳负载锂离子筛的弹性水凝胶产品不仅具有三维网状结构通道加快溶液的浸润，其弹性特质具有足够的机械强度且可更加灵活地应对各种环境下的应力作用，另一方面分级多孔碳大面积负载的锂离子筛和其孔隙提供的物理缠结协同作用，使得锂离子筛能在三维孔洞结构中暴露而有利吸附脱嵌锂，且结合紧密支撑性强，可以在脱锂过程中进行挤压操作来提高提锂效果，且不易发生不可逆形变，因而提锂的稳定性优异。而将提锂材料简单地分散到邻苯二酚偶联聚赖氨酸水凝胶中的产品有类似上述的作用，但是效果不强，且稳定性较差。
8、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
9、作为本专利技术优选的技术方案，制备所述分级多孔碳的方法包括，将木材原料与naclo2溶液混合反应，将反应物依次进行碳化及活化，得到分级多孔碳。
10、本专利技术通过将木材原料与naclo2溶液混合反应以去除木材原料中的木质素和纤维素，借助木材天然的高比表面积和分级多孔骨架性质，将其在后续碳化活化中制备成分级多孔碳。所述分级多孔碳中的孔隙优选以介孔(孔径5～30nm)为主，孔径太小不利于聚赖酸链穿过孔隙后再进行偶联反应，因此，优选地，所述分级多孔碳中介孔的体积占总孔隙体积的80％及以上。
11、优选地，所述木材原料包括木屑。
12、优选地，所述naclo2溶液的浓度为0.4～0.6mol/l，例如0.4mol/l、0.43mol/l、0.45mol/l、0.48mol/l、0.5mol/l、0.53mol/l、0.55mol/l、0.58mol/l或0.6mol/l等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、优选地，所述混合反应的ph为4～5，例如4、4.2、4.4、4.6或4.8等，温度为100～130℃，例如100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃或130℃等，时间为3～5h，例如3h、3.5h、4h、4.5h或5h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14、优选地，所述反应物进行所述碳化前，先进行冷冻干燥12～24h，例如12h、14h、16h、18h、20h、22h或24h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
15、优选地，所述碳化的方法包括，在保护气氛下加热到600～1000℃，例如600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃等，保温2～3h，例如2h、2.3h、2.5h、2.8h或3h等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16、优选地，所述活化的方法包括，在二氧化碳和/或水蒸气下加热到800～1000℃，例如800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃等，保温10～30min，例如10min、15min、20min、25min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
17、作为本专利技术优选的技术方案，所述锂离子筛原料与所述分级多孔碳的质量比为(0.3～0.6):1，例如0.3:1、0.35:1、0.4:1、0.45:1、0.5:1、0.55:1或0.6:1等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
18、作为本专利技术优选的技术方案，按照锂元素与钛元素的摩尔比为1:(0.4～1.5)控制所述锂源及所述钛源的用量，例如1:0.4、1:0.6、1:0.8、1:1、1:1.2或1:1.5等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种弹性水凝胶型锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备所述分级多孔碳的方法包括，将木材原料与NaClO2溶液混合反应，将反应物依次进行碳化及活化，得到分级多孔碳；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述锂离子筛原料与所述分级多孔碳的质量比为(0.3～0.6):1；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述锂离子筛原料与所述螯合剂的质量比为1:(0.7～1.1)；
5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一反应的温度为50～85℃；
6.根据权利要求1-5任意一项所述的制备方法，其特征在于，制备所述邻苯二酚偶联聚赖氨酸的方法包括：
7.根据权利要求1-6任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述PBS缓冲液的pH为7.2～7.4；
8.根据权利要求1-7任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括，对所述负载体或所述弹性水凝胶型锂离子吸附剂进行脱锂处理；>
9.一种弹性水凝胶型锂离子吸附剂，其特征在于，根据权利要求1-8任意一项所述的制备方法得到。
10.一种权利要求9所述的弹性水凝胶型锂离子吸附剂的用途，其特征在于，所述用途包括盐湖提锂。
...【技术特征摘要】
1.一种弹性水凝胶型锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备所述分级多孔碳的方法包括，将木材原料与naclo2溶液混合反应，将反应物依次进行碳化及活化，得到分级多孔碳；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述锂离子筛原料与所述分级多孔碳的质量比为(0.3～0.6):1；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述锂离子筛原料与所述螯合剂的质量比为1:(0.7～1.1)；
5.根据权利要求1-4任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一反应的温度...
【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，谢英豪，李长东，李爱霞，王涛，
申请(专利权)人：广东邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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