CN102160992A - 以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明所述的这种以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺，涉及一种用于吸附盐湖卤水、海水、井卤等含锂溶液中吸附锂的吸附剂成型方法。其步骤如下：采用粉状吸附剂与海绵原料一起发泡，在发泡过程中不改变吸附剂的化学性质，将粉状的吸附剂制备成块状海绵吸附盐湖卤水中的锂离子。本发明有益的效果：本发明制备的块状海绵锂吸附剂，从根本上解决了粉状吸附剂易于流失和吸附过程中难操作的问题，并且吸附速度快，具有较大的比表面积，吸附剂寿命较长。

Description

以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺

技术领域

本发明涉及用于盐湖卤水、海水、井卤吸附锂离子的粉状吸附剂的成型工艺，主要是一种以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺。

背景技术

我国是传统锂资源大国，也是盐湖锂资源大国，盐湖锂资源储量(折合碳酸锂)超过300,0000吨，是世界四大盐湖锂资源储量超过百万吨的盐湖矿床之一，具有良好的资源条件和开发前景。但是，过去我国对盐湖提锂不够重视，技术投入太少，目前还没有大规模从盐湖卤水中提锂的设备，锂的提取还集中在从矿石中提炼。而矿山资源有限，加上近年来对锂的需求量增大，锂业发展受到制约。近几年，盐湖提锂技术大大发展，而中国还处在研究开发阶段，还未有大规模生产的装置和技术，因此从盐湖卤水中提锂是我国锂业发展的当务之急。

在锂吸附剂研究领域，国外早在二十世纪八十年代就已经开始，国内起步较晚，现有的技术水平也不算高。从实验角度看，截至目前，研究发现性能较好的离子交换吸附剂都是粉体。尽管实验研究表明吸附性能较好，但由于粉体的流动性和渗透性都很差，不解决造粒问题无法实现工业化生产。

一些研究者采用氢氧化铝、二氧化锰或二氧化钛作为粉体吸附剂，以硅胶，水玻璃，醋酸纤维素，聚氯乙烯，聚丙烯酰胺，聚丙烯酰肼等高分子化合物作为载体，以有机溶剂作为粘结剂进行挤压造粒，此方法仅仅是在试验阶段，并且吸附剂的吸附量随高分子化合物的质量增加而减小，而高分子化合物的添加量又决定了吸附剂颗粒的稳定性，因此此方法一直受到制约。也有研究学者采用离子交换树脂，是将离子交换树脂加入到合成粉体吸附剂的反应釜中，由于离子交换树脂具有大的孔道，因此小分子的无机物进入到孔道中，在孔道中与沉淀剂形成吸附剂沉淀。此方法由于较难操作，而且无法测定孔道中有效吸附剂的含量，因而吸附剂的吸附量较小。

发明内容

本发明的目的正是要克服上述技术的不足，而提供一种以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺，本发明采用具有大孔道结构的海绵作为载体，以LiMn2O4作为负载吸附剂，目的是将粉体吸附剂注入到大孔海绵中，吸附剂的离子可以自由进出，这样实现了离子交换吸附的功效。经实验测定，本发明的吸附剂具有较大的比表面积，吸附性能良好。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺，该方法的制备工艺简单、海绵发泡不影响吸附剂的活性，成型后的吸附剂具有较大的比表面积，吸附性能良好，该工艺的具体步骤如下：

(1)、前驱体LiMn2O4是采用LiCl和MnO2混合，按照Li∶Mn摩尔比为0.45-0.6，将LiCl和MnO2在烧杯中混合均匀；

(2)、加入10-20mL水，使混合物成糊状，加热至50-90℃，搅拌0.5-2h；

(3)、将上述糊状物放入马弗炉中，温度设置为200-800℃进行煅烧1-3h，得到粉状锂吸附剂LiMn2O4；

(4)、按照LiMn2O4的质量占海绵总质量的10％-40％，将粉状吸附剂加入到海绵发泡体中一起发泡；

(5)、将发泡海绵，酸洗后得到锂吸附剂。

作为优选，采用盐酸浓度为0.1-0.5mol/L进行酸洗，酸洗时间为0.5-1h，得到锂吸附剂。

所述的方法，可用于以海绵为载体的粉体吸附剂的成型工艺可包括氢氧化铝、二氧化钛等粉体吸附剂。

本发明有益的效果是：本发明的方法，采用以海绵为载体的粉状吸附剂的成型工艺，是基于具有大孔道结构的理论，由于高分子化合物作为载体所带来的吸附剂吸附量小和容易破碎的问题，而离子交换树脂负载的吸附剂量少，最终导致成型后的吸附剂吸附量小。因此采用大孔道结构的海绵，其优点有以下几点：①海绵发泡前将粉体注入到其中，发泡后吸附剂全部被包裹在发泡海绵中，这样使得吸附剂的有效成分增加；②海绵发泡过程中，其原料并未与吸附剂发生化学反应，不会影响吸附剂的吸附性能；③由于海绵具有大孔道，有效增大了吸附剂的比表面积，减小了吸附剂的出入阻力，使得吸附剂更加容易被吸附洗脱；④吸附剂吸附量大，并且吸附时间短。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合举例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的举例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述的这种以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺，该工艺的具体步骤如下：

(1)、按照Li∶Mn摩尔比为0.45-0.6，将LiCl和MnO2在烧杯中混合均匀；

(2)、加入10-20mL水，使混合物成糊状，加热至50-90℃，搅拌0.5-2h；

(3)、将上述糊状物放入马弗炉中，温度设置为200-800℃进行煅烧1-3h，得到粉状锂吸附剂LiMn2O4；

(4)、按照LiMn2O4的质量占海绵总质量的10％-40％，将粉状吸附剂加入到海绵发泡体中一起发泡；

(5)、将得到的发泡海绵，采用盐酸浓度为0.1-0.5mol/L进行酸洗，酸洗时间为0.5-1h，得到锂吸附剂。

实施例1

首先在100mL坩埚中加入30g MnO2固体，然后加入10.41g LiCl·H2O，混合均匀后，加10mL去离子水，在电炉上加热到50℃，搅拌1h。将坩埚放入马弗炉中，温度设置为200℃，煅烧3h，3h后取出坩埚，将固体吸附剂粉碎，得到前驱体LiMn2O4。按照海绵配方比例，加入质量分数10％的粉状吸附剂，与海绵发泡原料进行混合发泡，得到发泡海绵体吸附剂。采用0.1mol/L的盐酸进行酸洗0.5h，酸洗率达到75％，酸洗后的海绵放入卤水中进行吸附实验，经火焰光度计测定，吸附量为2.5mg/g。

实施例2

首先在100mL坩埚中加入30gMnO2固体，称量9.37g LiCl·H2O溶于20mL水中，将氯化锂溶液加入到坩埚中与二氧化锰混合，然后将坩埚放在电炉上加热到80℃，搅拌0.5h。将坩埚放入马弗炉中，温度设置为500℃，煅烧2h，2h后取出坩埚，将固体吸附剂粉碎，得到前驱体LiMn2O4。按照海绵配方比例，加入质量分数20％的粉状吸附剂，与海绵发泡原料进行混合发泡，得到发泡海绵体吸附剂。采用0.2mol/L的盐酸进行酸洗0.5h，酸洗率达到80％，酸洗后的海绵放入卤水中进行吸附实验，经火焰光度计测定，吸附量为2.6mg/g。

实施例3

首先在100mL坩埚中加入30gMnO2固体，称量12.49g LiCl·H2O溶于20mL水中，将氯化锂溶液加入到坩埚中与二氧化锰混合，然后将坩埚放在电炉上加热到90℃，搅拌0.5h。将坩埚放入马弗炉中，温度设置为800℃，煅烧1h，1h后取出坩埚，将固体吸附剂粉碎，得到前驱体LiMn2O4。按照海绵配方比例，加入质量分数40％的粉状吸附剂，与海绵发泡原料进行混合发泡，得到发泡海绵体吸附剂。采用0.2mol/L的盐酸进行酸洗0.5h，酸洗率达到81％，酸洗后的海绵放入卤水中进行吸附实验，经火焰光度计测定，吸附量为2.8mg/g。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺，其特征是：该工艺的具体步骤如下：

(1)、按照Li∶Mn摩尔比为0.45-0.6，将LiCl和MnO2在烧杯中混合均匀；

(2)、加入10-20mL水，使混合物成糊状，加热至50-90℃，搅拌0.5-2h；

(3)、将上述糊状物放入马弗炉中，温度设置为200-800℃进行煅烧1-3h，得到粉状锂吸附剂LiMn2O4；

(4)、按照LiMn2O4的质量占海绵总质量的10％-40％，将粉状吸附剂加入到海绵发泡体中一起发泡；

(5)、将发泡海绵，酸洗后得到锂吸附剂。

2.根据权利要求1所述的以海绵为载体的锂吸附剂的成型工艺，其特征是：采用盐酸浓度为0.1-0.5mol/L进行酸洗，酸洗时间为0.5-1h，得到锂吸附剂。