CN106732829A - 一种锰铝基锂离子提取材料的制备方法 - Google Patents

一种锰铝基锂离子提取材料的制备方法 Download PDF

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江津河
曾伍兰
王林同
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00—Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/02—Processes using inorganic exchangers
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明提供了一种锂离子交换型锰铝基锂离子提取材料的制备方法，其包括以下步骤：将分析纯氢氧化锂、氢氧化锰、氢氧化铝和磷酸二氢铵按比例混合后，常温下充分研磨形成研磨物；将制得的研磨物转入高温炉内烧结，冷却后得到的固体为锰铝基化合物；将制得的锰铝基化合物粉碎成颗粒状，置于硝酸水溶液中，在恒温下震荡，分离出上清液后形成颗粒物；将制得的颗粒物过滤干燥，得到锰铝基锂离子提取材料。经过该方法制得的锰铝基锂离子提取材料具有高稳定性、合成简单和选择性好的特点。

Description

一种锰铝基锂离子提取材料的制备方法
技术领域
本发明涉及锰铝基锂离子提取材料的制备方法。
背景技术
无机离子交换剂具有耐高温、抗辐射、合成简单和选择性好等优点，以及它在核废物处理，金属离子的富集与分离、色谱分析等方面的应用上所表现出的优良特性，有关它的基础研究和应用研究又重新得到加强。
随着锂消费量的增长，不可再生锂矿资源终将消耗殆尽，因此各国十分重视天然咸水资源中锂等有价元素提取方法的研究。开发从天然咸水中提锂的技术具有重要的战略意义。本方法采用高温固相反应的方法，合成出一系列锰铝基交换材料,其用锰铝代替以往中的镁减少了离子交换剂的溶出率,提高了稳定性。实验结果证明，该离子筛对锂离子的交换容量大，选择性好，其在低浓度下提锂具有较好的效果，应用前景看好。
发明内容
本发明的目的提供一种锰铝基锂离子提取材料的制备方法，经过该方法制得的锰铝基锂离子提取材料具有高稳定性、合成简单和选择性好的特点。
为实现上述发明目的，本发明所提供的锰铝基锂离子提取材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将分析纯氢氧化锂、氢氧化锰、氢氧化铝和磷酸二氢铵按摩尔比(0.5～2)/(0.5～1)/(1～2)/3的比例混合后，常温下充分研磨形成研磨物；
(2)将步骤(1)中制得的研磨物转入高温炉内，升温至850～950℃烧结，冷却后得到的固体为锂的锰铝基化合物；
(3)将步骤(2)中制得的锰铝基化合物粉碎成颗粒状，置于浓度为0.5～1.21mol/L的硝酸水溶液中，在25℃的恒温下震荡，化合物中的锂离子完全析出转移至上清液中，分离出上清液后形成颗粒物；
(4)将步骤(3)中制得的颗粒物过滤干燥得到锂离子提取材料。
所述步骤(1)中，向氢氧化锂、氢氧化锰、氢氧化铝和磷酸二氢铵的混合物中加入分散剂与有机溶剂并混合成浆料进行研磨，分散剂为硬脂酸，占上述混合物总质量的0.18％～0.22％，有机溶剂为乙醇，占上述混合物总质量的9％～11％。
所述步骤(3)中，颗粒状的锂的锰铝基化合物在25℃的恒温水浴中间歇振荡2d，期间，分离除去上清液同时更换新的硝酸水溶液，如此反复至少2次。
步骤(4)中的干燥温度为80～140℃。
在上述步骤(3)中，硝酸水溶液中的氢离子填充锰铝基化合物中析出锂离子后形成的空穴，反复间隙振荡可以保证氢离子的充分填充。
本发明所提供的锰铝基锂离子提取材料的方法，是一种全新的锌基锂离子提取材料制备方法，首先制备具有稳定结构的锂的锌基材料，即将上述研磨后的分析纯氢氧化锂、氢氧化锌和磷酸二氢铵经烧结工艺使之形成上述锰铝基材料，上述锰铝基材料将其中的锂离子用酸浸出(材料骨架保持基本不变)。经过如此处理的锂离子材料，首先是具有稳定的结构骨架，保证了其稳定性，其次由于经过了离子交换过程，使锂离子移动应更顺畅并易于洗脱，锂离子交换过程结构不易受到破坏，大大增加了交换剂的交换次数。
附图说明
图1是锂的锰铝基化合物的X射线衍射图。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明锰铝基锂离子提取材料的制备方法，这些实施例仅用于说明本发明，而对本发明没有限制。
实施例1
将分析纯LiOH、Mn(OH)2、Al(OH)3、NH4H2PO4按摩尔比0.5/1/1.5/3称量后混合，加入硬脂酸作为分散剂以及乙醇作为有机溶剂与上述混合物混合成浆料，硬脂酸占上述混合物总质量的0.18％，乙醇占上述混合物总质量的9％，放入行星球磨机中充分研磨8小时，研磨后形成研磨物，研磨物的颗粒在1000-2000目，将研磨物转入高温炉中，升温至850℃烧结，冷却后得到的固体为锂的锰铝基化合物，上述研磨物的颗粒大小以及烧结温度，使生成的锰铝基化合物的材料骨架具有稳定结构，称取锌基化合物5g，将其通过粉碎机粉碎成颗粒状，加入0.5mol/L的硝酸水溶液500ml，在25℃的恒温水浴中间歇振荡2d，期间，分离除去上清夜的同时更换新的硝酸水溶液，如此反复2次，最终分离出上清液后形成颗粒物，然后洗涤，烘干，即可得到锰铝基锂离子提取材料，上述沉淀颗粒物的干燥温度为80℃。实验结果显示，此锰铝基锂离子提取材料对Li离子的饱和交换容量达到3.6mg·g-1。
实施例2
将分析纯LiOH、Mn(OH)2、Al(OH)3、NH4H2PO4按摩尔比1/0.5/2/3称量后混合，加入硬脂酸作为分散剂以及乙醇作为有机溶剂与上述混合物混合成浆料，硬脂酸占上述混合物总质量的0.18％，乙醇占上述混合物总质量的9％，放入行星球磨机中充分研磨8小时，研磨后形成研磨物，研磨物的颗粒在1000-2000目，将研磨物转入高温炉中，升温至850℃烧结，冷却后得到的固体为锂的锰铝基化合物，上述研磨物的颗粒大小以及烧结温度，使生成的锰铝基化合物的材料骨架具有稳定结构，称取锌基化合物5g，将其通过粉碎机粉碎成颗粒状，加入0.5mol/L的硝酸水溶液500ml，在25℃的恒温水浴中间歇振荡2d，期间，分离除去上清夜的同时更换新的硝酸水溶液，如此反复2次，最终分离出上清液后形成颗粒物，然后洗涤，烘干，即可得到锰铝基锂离子提取材料，上述沉淀颗粒物的干燥温度为80℃。实验结果显示，此锰铝基锂离子提取材料对Li离子的饱和交换容量达到4.1mg·g-1。
实施例3
将分析纯LiOH、Mn(OH)2、Al(OH)3、NH4H2PO4按摩尔比2/1/1/3称量后混合，加入硬脂酸作为分散剂以及乙醇作为有机溶剂与上述混合物混合成浆料，硬脂酸占上述混合物总质量的0.18％，乙醇占上述混合物总质量的9％，放入行星球磨机中充分研磨8小时，研磨后形成研磨物，研磨物的颗粒在1000-2000目，将研磨物转入高温炉中，升温至850℃烧结，冷却后得到的固体为锂的锰铝基化合物，上述研磨物的颗粒大小以及烧结温度，使生成的锰铝基化合物的材料骨架具有稳定结构，称取锌基化合物5g，将其通过粉碎机粉碎成颗粒状，加入0.5mol/L的硝酸水溶液500ml，在25℃的恒温水浴中间歇振荡2d，期间，分离除去上清夜的同时更换新的硝酸水溶液，如此反复2次，最终分离出上清液后形成颗粒物，然后洗涤，烘干，即可得到锰铝基锂离子提取材料，上述沉淀颗粒物的干燥温度为80℃。实验结果显示，此锰铝基锂离子提取材料对Li离子的饱和交换容量达到5.8mg·g-1。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种锰铝基锂离子提取材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将分析纯氢氧化锂、氢氧化锰、氢氧化铝和磷酸二氢铵按摩尔比(0.5～2)/(0.5～1)/(1～2)/3的比例混合后，常温下充分研磨形成研磨物；
(2)将步骤(1)中制得的研磨物转入高温炉内，升温至850～950℃烧结，冷却后得到的固体为锂的锰铝基化合物；
(3)将步骤(2)中制得的化合物粉碎成颗粒状，置于浓度为0.5～1.21mol/L的硝酸水溶液中，在25℃的恒温下震荡，化合物中的锂离子完全析出转移至上清液中，分离出上清液后形成颗粒物；
(4)将步骤(3)中制得的颗粒物过滤干燥得到锂离子提取材料。
2.根据权利要求1所述的锰铝锂离子提取材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，向氢氧化锂、二氧化钛、氢氧化铝、和磷酸二氢铵的混合物中加入分散剂与有机溶剂并混合成浆料进行研磨，分散剂为硬脂酸，占上述混合物总质量的0.18％～0.22％，有机溶剂为乙醇，占上述混合物总质量的9％～11％。
3.根据权利要求1所述的锰铝基锂离子提取材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，颗粒状的化合物在25℃的恒温水浴中间歇振荡2d，期间，分离除去上清液同时更换新的硝酸水溶液，如此反复至少2次。
4.根据权利要求1所述的锰铝基锂离子提取材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中的干燥温度为80～140℃。
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CN102049238A (zh) * 2010-11-19 2011-05-11 中南大学 一种选择性提取锂的离子筛及其应用
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CN106025189A (zh) * 2016-03-18 2016-10-12 潍坊学院 镁锂离子交换型锂离子电池正极材料的制备方法

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