CN102211012A - 一种锂离子筛膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子筛膜及其制备方法，其特征在于它通过以下步骤制备而成：将聚偏氟乙烯溶于N,N-二甲基乙酰胺中配制成铸膜液，然后加入锂锰氧化物前驱体，混合后加热搅拌；通过超声使锂锰氧化物充分分散于铸膜液中，静置熟化脱泡完全，在洁净的玻璃板刮制成膜，将其浸入凝固浴中凝胶；最后将制成的膜进行酸洗，抽提出前驱体中的锂离子后，即得到锂离子筛膜。本发明具有制备过程简单，使用方便的优点，在海水提锂中具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸附剂及其制备方法，具体地说，涉及一种锂离子筛膜及其制备方法。
背景技术
锂及其盐类以其独特的优点被广泛应用于玻璃、陶瓷、润滑剂、制冷剂、冶金、制药、化学试剂、锂离子电池和能源等领域。然而，陆地上锂资源含量约为1.7×107吨，远不能满足市场对锂的需求，而海水中锂资源储量巨大，是陆地上的15000多倍，约为2.5×1011 吨。所以从海水中提取锂具有广阔的开发前景。
吸附剂法因具有选择性好、提取率高及易连续操作等特点，被认为是从低锂浓度海水及盐湖卤水中提取锂的最有前途的方法。目前研究较多的是无机系吸附剂，其中尖晶石型锂锰氧化物锂离子筛是目前公认的从盐湖卤水和海水中提取锂的最理想的吸附剂，因为尖晶石型锂锰氧化物中的锂几乎可全部被抽提出来，同时尖晶石网络结构能够得以保持，故其对锂有较强的吸附性。由于所合成出的锂离子筛多呈粉末状态，颗粒细小，而且颗粒的流动性和渗透性较差，不适合用柱式操作，多用于静态吸附，吸附后要完成固液分离操作，过程较为繁琐；并且在使用和转移的过程中容易造成产物损失，因此工业化应用有很大难度等。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供了一种制备方法简单、可以连续操作的锂离子筛膜及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下方法来实现：将聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)中配制成铸膜液，然后加入锂锰氧化物前驱体（Li1.6Mn1.6O4），混合后加热搅拌；通过超声，使锂锰氧化物充分分散于铸膜液中，静置熟化脱泡完全，在洁净的玻璃板刮制成膜，将其浸入凝固浴（蒸馏水）中凝胶；最后将制成的膜进行酸洗，抽提出前驱体中的锂离子后，即得到锂离子筛膜。
本发明所述的锂离子筛膜的具体制备步骤如下：
（1）将一定量的PVDF溶于DMAc中配制成质量百分比为16-20%的铸膜液，按铸膜液质量百分比1-5%加入锂锰氧化物前驱体（Li1.6Mn1.6O4），在30-60℃下加热，超声，使锂锰氧化物充分分散于铸膜液中，室温下静置一天使其熟化脱泡完全；
（2）将步骤（1）所得铸膜液在洁净的玻璃板刮制一层0.2 mm厚度的膜，将膜连同玻璃板浸入凝固浴（蒸馏水）中，膜固化并自动剥离玻璃板；
（3）将步骤（2）所制备的膜置于0.5mol/L的HCl进行酸洗，抽提出前驱体中的锂离子后，即得到锂离子筛膜。
吸附量测定：将表面积为1cm2的锂离子筛膜直接浸入到含锂溶液中，一段时间后取上层清液，用原子吸收分光光度计测定吸附前后溶液中锂的浓度变化。吸附量 Q用以下公式计算：
式中Q为吸附量(mg/ g)，C 0 为吸附前溶液中锂的浓度(mg/ L)，C为吸附后溶液中锂的浓度(mg/ L)，V为吸附溶液的体积(L)，S为锂离子筛膜的表面积(cm2)。
本发明具有如下优点：制备过程简单；使用方便，在吸附应用时可以将锂离子筛膜直接缠绕或弯曲等，不再局限于柱式操作，并且可以直接浸入到含锂溶液中进行吸附；避免了粉末状锂离子筛由于颗粒细小渗透性较差，不适合用柱式操作，多用于静态吸附，吸附后要完成固液分离操作，过程较为繁琐，并且在使用和转移的过程中容易造成产物损失等不足。因此，本发明在海水提锂中具有良好的应用前景。
附图说明
图1为Li1.6Mn1.6O4含量为2%，PVDF的含量为16%的条件下制备的锂离子筛膜的扫描电镜照片。
图2为Li1.6Mn1.6O4含量为2%，PVDF的含量为16%的条件下制备的锂离子筛膜对锂离子的吸附容量随时间的变化关系图。
具体实施方式
以下的实施例是本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。
实施例1：
将一定量的PVDF溶于DMAc中配成质量百分比为16%的铸膜液，然后按铸膜液质量百分比2%加入Li1.6Mn1.6O4，混合后于60℃加热搅拌。然后超声一段时间，使前驱体Li1.6Mn1.6O4充分分散于铸膜液中，室温下静置一天使其熟化脱泡完全，在洁净的玻璃板刮制一层0.2 mm厚度的液膜，将液膜连同玻璃板浸入凝固浴（蒸馏水）中，膜固化并自动剥离玻璃板。
将所制备的膜置于0.5mol/L的HCl进行酸洗12小时，前驱体Li1.6Mn1.6O4中的锂离子被提取后，即得到锂离子筛膜。如图1所示，扫描电镜照片表明锂离子筛成功引入到膜中。
实施例2：
将实施例1制备的锂离子筛膜置于锂离子浓度为0.753mg/L的LiCl/LiOH溶液中，每隔半小时取上次清液，用原子吸收分光光度计测定溶液前后Li+浓度，根据公式计算吸附量。该锂离子筛膜对锂有较高的吸附量，并且吸附速率较快，在8h左右就达到了吸附平衡，对锂离子的吸附量高达27.45×102 mg/cm2，如图2所示。
Claims (5)
1.一种锂离子筛膜，其特征在于它通过以下步骤制备而成：将聚偏氟乙烯溶于N,N-二甲基乙酰胺中配制成铸膜液，然后加入锂锰氧化物前驱体，混合后加热搅拌；通过超声使锂锰氧化物充分分散于铸膜液中，静置熟化脱泡完全，在洁净的玻璃板刮制成膜，将其浸入凝固浴中凝胶；最后将制成的膜进行酸洗，抽提出前驱体中的锂离子后，即得到锂离子筛膜。
2.根据权利要求1所述的锂离子筛膜，其特征在于所述的锂锰氧化物前驱体为Li1.6Mn1.6O4。
3.根据权利要求1所述的锂离子筛膜，其特征在于所述铸膜液的质量百分比浓度为16-20%。
4.根据权利要求1所述的锂离子筛膜，其特征在于所加入锂锰氧化物前驱体按铸膜液质量比为1-5%。
5.根据权利要求1所述的锂离子筛膜，其特征在于所述的酸为0.5mol/L的HCl。
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