CN111182953A - 用于锂提取的离子交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及从液体资源如天然和合成卤水、来自粘土和矿物的浸出液和回收产品中提取锂。

Description

用于锂提取的离子交换系统

交叉引用

本申请要求于2017年8月2日提交的美国临时申请号62/540,511和于2017年11月6日提交的美国临时申请号62/582,208的权益，这些申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

锂是高能可充电电池和其他技术的基本元素。锂可以在多种液体溶液中找到，包括天然和合成卤水，以及来自矿物和回收产品的浸出液。

发明内容

可使用基于无机离子交换材料的离子交换过程从液体资源中提取锂。无机离子交换材料在释放氢离子的同时从液体资源吸收锂离子，然后在吸收氢离子的同时在酸中洗脱锂离子。可重复离子交换过程以从液体资源中提取锂离子并产生浓锂离子溶液。该浓锂离子溶液可还加工成电池工业或其他工业的化学品。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，包含：a)离子交换材料；以及b)pH调节装置，用于提高系统中液体资源的pH。

在一些实施方案中，离子交换材料被装载在容器中。在一些实施方案中，离子交换材料被装载在多个容器中。在一些实施方案中，pH调节装置连接至装载有离子交换材料的容器。在一些实施方案中，容器还包含多个注入口，其中该多个注入口用于提高系统中液体资源的pH。在一些实施方案中，pH调节装置还包含一个或多个罐(tank)。

在一些实施方案中，pH调节装置是罐，其包含：a)一个或多个隔室；以及b)用于移动液体资源通过一个或多个隔室的工具。在一些实施方案中，离子交换材料被装载在至少一个隔室中。在一些实施方案中，罐还包含用于使液体资源在整个罐中循环的工具。在一些实施方案中，用于使液体资源在整个罐中循环的工具是混合设备。在一些实施方案中，罐还包含注入口。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含罐，其中罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；c)混合设备；以及d)用于改变系统的pH的pH调节装置，其中离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。

在一些实施方案中，离子交换材料被装载在一个或多个隔室的至少一个中。在一些实施方案中，pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。在一些实施方案中，pH测量设备是pH探针。在一些实施方案中，入口是注入口。在一些实施方案中，罐还包含多孔隔板。在一些实施方案中，多孔隔板是多孔聚合物隔板。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含离子交换材料和多个柱，其中多个柱中的每一个均被配置为沿着柱的长度输送离子交换材料并且离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。

在一些实施方案中，多个柱中的至少一个包含酸性溶液。在一些实施方案中，多个柱中的至少一个包含液体资源。在一些实施方案中，多个柱中的每一个均被配置为通过管道系统或内部传送系统来输送离子交换材料。

在一些实施方案中，离子交换材料包含多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，离子交换材料中的多个离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。在一些实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一些实施方案中，多孔离子交换材料包含孔的网络，其允许液体快速地从多孔离子交换材料的表面移动到多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，离子交换材料为多孔离子交换珠的形式。在一些实施方案中，液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂的设备，其包含一个或多个容器，该一个或多个容器被独立配置为同时容纳在一个方向上移动的多孔离子交换珠，以及在净相反的方向(net opposite direction)上移动的交替的酸、卤水和任选其他溶液。

在一些实施方案中，一个或多个容器中的至少一个装有传送系统，该传送系统被适当地装备以使多孔离子交换珠向上移动并且同时允许酸、卤水和任选其他溶液的向下净流动。在一些实施方案中，多孔离子交换珠包含可逆地交换锂和氢的离子交换颗粒以及结构基质材料，并具有孔网络。在一些实施方案中，液体资源包含天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、过滤卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流过本文所述的系统以产生锂化离子交换材料；以及b)用酸溶液处理来自a)的锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流过本文所述的系统的罐，以产生锂化离子交换材料；以及b)用酸溶液处理来自a)的锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流入包含罐的系统中以产生锂化离子交换材料，其中该罐还包含(i)一个或更多的隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变液体资源的pH的pH调节装置；以及b)用酸溶液处理来自a)的锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。在一些实施方案中，该方法还包括在b)之前，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，该方法还包括在b)之后，用水溶液洗涤富氢离子交换材料。在一些实施方案中，pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。在一些实施方案中，pH测量设备是pH探针。在一些实施方案中，入口是管道。在一些实施方案中，入口是注入口。在一些实施方案中，该方法还包括在a)期间，pH调节装置测量pH的变化。在一些实施方案中，pH变化触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，pH变化至低于约2至约9的pH值触发碱的添加以维持锂吸收。

在本文所述的方法的一些实施方案中，罐还包含多孔隔板。在一些实施方案中，多孔隔板是多孔聚合物隔板。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)提供系统，该系统包含离子交换材料，包含一个或多个隔室的罐；以及一种混合设备，其中(i)离子交换材料是基于氧化物的并且用氢离子交换锂离子，并且(ii)混合设备能够使液体资源在包含一个或多个隔室的罐周围移动；b)使液体资源流入a)的系统中，从而使液体资源与离子交换材料接触，其中离子交换材料用氢离子交换液体资源中的锂离子以产生锂化离子交换材料；c)从b)的系统中去除液体资源；d)使酸溶液流入c)的系统中，从而使酸溶液与锂化离子交换材料接触，其中锂化离子交换材料用锂离子交换酸溶液中的氢离子以产生离子交换材料和包含来自锂化离子交换材料的锂离子的盐溶液；以及e)收集包含锂离子的盐溶液用于进一步处理。

在本文所述的方法的一些实施方案中，液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

在本文所述的方法的一些实施方案中，酸溶液包含盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂的方法，其包括在其中离子交换材料与酸、卤水和任选其他溶液在净相反的方向上移动的配置中，用酸、卤水和任选其他溶液交替处理离子交换材料，从而从液体资源产生富锂溶液。

在从液体资源中提取锂的方法的一些实施方案中，该方法包含：a)在适于吸收氢以产生富氢材料并释放锂以生成富锂溶液的条件下，用酸处理离子交换材料；b)任选地，用水洗涤富氢材料以产生基本上不含残留酸的富氢材料；c)在适于吸收锂以产生富锂材料的条件下用液体资源处理富氢材料；d)任选地，用水洗涤富锂材料以产生基本上不含液体资源的富锂材料；以及e)重复循环以从液体资源产生富锂溶液。在一些实施方案中，离子交换材料包含可逆地交换锂和氢的离子交换颗粒以及结构基质材料，并具有孔网络。在本文所述的方法的一些实施方案中，液体资源包含天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、过滤卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使离子交换材料与液体资源接触；以及b)在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后或它们组合的情况下提高液体资源的pH。在一些实施方案中，离子交换材料被装载在罐中的一个或多个隔室中。在一些实施方案中，该方法还包括移动液体资源通过罐中的一个或多个隔室。在一些实施方案中，罐包含注入口。在一些实施方案中，该方法还包括在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后或它们组合的情况下使用注入口来提高液体资源的pH。在一些实施方案中，离子交换材料被装载在一个或多个容器中。在一些实施方案中，一个或多个容器还包含多个注入口。在一些实施方案中，该方法还包括在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后或它们组合的情况下使用该多个注入口来提高液体资源的pH。

在本文所述的方法的一些实施方案中，离子交换材料包含多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，离子交换材料中的多个离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。在一些实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一些实施方案中，多孔离子交换材料包含孔的网络，其允许液体快速地从多孔离子交换材料的表面移动到多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，多孔离子交换材料为多孔离子交换珠的形式。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同特别地且单独地指出每个单独的出版物、专利或专利申请通过引用而并入。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述。通过参考以下对利用本发明原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述和附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在这些附图中：

图1示出了包含离子交换柱、混合罐、沉降罐和再循环罐的再循环间歇系统。

图2示出了包含离子交换柱、混合罐和再循环罐的再循环间歇系统。

图3示出了包含卤水回路、水洗涤回路和酸回路的柱切换系统。

图4示出了包含卤水回路、水洗涤回路和酸再循环环路的柱切换系统。

图5示出了包含罐、碱混合罐和用于容纳离子交换珠的可渗透隔室的搅拌罐系统。

图6示出了带端口的离子交换柱系统，其包含沿着柱的长度具有用于注入碱的多个端口的离子交换柱。

图7示出了包覆离子交换颗粒。

图8示出了多孔离子交换珠。

图9示出了具有珠移动床的离子交换柱，该珠子沿卤水、酸和其他溶液流动的相反方向移动。

图10示出了沿液体流动的相反方向移动离子交换珠的酸柱和卤水柱的组装件。

图11示出了酸柱、水洗涤柱、卤水柱和另一水洗涤柱的组装件。

图12示出了不同酸柱、卤水柱和水洗涤柱的组装件，它们具有液体溶液和珠子的不同流动速率、不同柱高以及不同的珠子和卤水停留时间。

图13示出了具有传送带的滚梯系统，该传送带具有附接的翅片。

图14示出了具有固定到位的滑动表面以及附于单独传送系统的翅片的滚梯系统。

图15示出了含有离子交换颗粒、基质材料和通过去除填充材料形成的孔的多孔珠。

图16示出了具有pH调节装置的搅拌罐反应器。

图17示出了具有pH调节装置和用于容纳离子交换颗粒的隔室的搅拌罐反应器。

图18示出了包括具有pH调节装置的大搅拌罐反应器和小搅拌罐反应器的一对搅拌罐反应器。

图19示出了具有用于液体资源的连续操作回路的搅拌罐反应器网络。

图20示出了各自以间歇模式操作并且在切换式网络中一起操作的搅拌罐反应器网络。

具体实施方式

术语“锂”、“锂离子”和“Li⁺”在本说明书中可互换使用，并且除非特别指出相反的情况，否则这些术语是同义的。术语“氢”、“氢离子”、“质子”和“H⁺”在本说明书中可互换使用，并且除非特别指出相反的情况，否则这些术语是同义的。

如本文所用，词语“柱”和“容器”可互换使用。在本文所述的涉及“容器”的一些实施方案中，该容器是柱。在本文所述的涉及“柱”的一些实施方案中，该柱是容器。

术语“系统的pH”或系统的组件(例如一个或多个罐、容器、柱、pH调节装置或用于在一个或多个罐、容器、柱或pH调节装置之间建立流体连通的管道)的“pH”是指系统中含有或存在的液体介质的pH，或该系统的一个或多个组件中含有或存在的液体介质的pH。在一些实施方案中，系统或其一个或多个组件中含有的液体介质是液体资源。在一些实施方案中，系统或其一个或多个组件中含有的液体介质是卤水。在一些实施方案中，系统或其一个或多个组件中含有的液体介质是酸溶液、水溶液、洗涤溶液、盐溶液、包含锂离子的盐溶液或富锂溶液。

锂是电池和其他技术的基本元素。锂存在于多种液体资源中，包括天然和合成卤水，以及来自矿物、粘土和回收产品的浸出液。使用基于无机离子交换材料的离子交换过程从这种液体资源中任选地提取锂。这些无机离子交换材料在释放氢的同时从液体资源中吸收锂，然后在吸收氢的同时在酸中洗脱锂。任选地重复该离子交换过程以从液体资源中提取锂并产生浓锂溶液。浓锂溶液任选地被进一步加工成电池工业或其他工业的化学品。

离子交换材料任选地形成珠子，并且珠子被任选地装载到用于锂提取的离子交换柱中。卤水、酸和其他溶液的交替流动任选地流过离子交换柱，以从卤水中提取锂并产生锂浓缩物，然后使用酸将其从柱中洗脱出来。当卤水流过离子交换柱时，珠子在释放氢的同时吸收锂，其中锂和氢均为阳离子。锂吸收过程中氢的释放将酸化卤水并限制锂吸收，除非任选地将卤水的pH维持在合适的范围内以促进热力学上有利的锂吸收和伴随的氢释放。

为了控制卤水的pH并使pH保持在适于在离子交换柱中锂吸收的范围内，以固体、水溶液或其他形式任选地向卤水中添加诸如NaOH、Ca(OH)₂、CaO、KOH或NH₃等碱。对于含有诸如Mg、Ca、Sr或Ba等二价离子的卤水，向卤水中添加碱可能导致诸如Mg(OH)₂或Ca(OH)₂等固体沉淀，这会给离子交换反应造成问题。这些沉淀物至少以三种方式造成问题。首先，沉淀可以从溶液中去除碱，从而使溶液中可用于中和质子并将pH保持在适合离子交换柱中锂吸收的范围内的碱减少。其次，由于添加碱而形成的沉淀物会堵塞离子交换柱，包括堵塞离子交换珠的表面和孔以及离子交换珠之间的空隙。这种堵塞可以阻止锂进入珠子和被离子交换材料吸收。堵塞还会在柱中造成较大的压头。第三，在酸洗脱期间，柱中的沉淀物溶解，从而污染由离子交换系统产生的锂浓缩物。为了使离子交换珠从卤水中吸收锂，卤水的理想pH范围任选地为6至9，优选的pH范围任选地为4至9，可接受的pH范围任选地为2至9。

用于锂提取的pH调节系统

本文所述的发明的一个方面是一种用于锂提取的离子交换反应器，其形式允许在从卤水或其他含有锂离子的液体资源吸收锂的过程中控制pH。该反应器起到中和锂吸收过程中释放的氢的作用，同时解决了与来自添加碱的沉淀有关的问题。

本文所述的发明的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，包含：a)离子交换材料；以及b)pH调节装置，用于提高系统中液体资源的pH。离子交换材料从液体资源中提取锂离子。在通过离子交换材料从液体资源中提取锂离子的过程中，液体资源的pH任选地降低。通过使用pH调节装置来提高系统中液体资源的pH，可将pH保持在适合离子交换材料吸收锂离子的范围内。在一个实施方案中，pH调节装置包含测量系统的pH并将系统的pH调节至用于锂提取的理想pH范围。在一个实施方案中，为了使离子交换材料从卤水中吸收锂，卤水的理想pH范围任选地为6至9，优选的pH范围任选地为4至9，可接受的pH范围任选地为2至9。在一个实施方案中，pH调节装置包含测量系统的pH，并且其中系统的pH小于6、小于4或小于2，系统的pH被调节至pH 2至9、pH 4至9或pH 6至9。

再循环间歇系统

在系统的一个实施方案中，离子交换材料被装载在柱中。在系统的一个实施方案中，pH调节装置连接至装载有离子交换材料的柱。在系统的一个实施方案中，pH调节装置包含一个或多个罐。

在本文所述的系统的一些实施方案中，离子交换材料被装载在容器中。在一些实施方案中，pH调节装置与装载有离子交换材料的容器流体连通。在一些实施方案中，pH调节装置与装载有离子交换材料的柱流体连通。

在系统的一个实施方案中，一个或多个离子交换柱装载有离子交换珠的固定床或流化床。在系统的一个实施方案中，离子交换柱是具有进口和出口的圆柱形结构体。在另一个实施方案中，离子交换柱任选地是具有进口和出口的非圆柱形结构体。在另一个实施方案中，离子交换柱任选地具有用于卤水泵送的进口和出口，以及用于将离子交换珠装载到柱上和从柱上卸载的附加门或舱口。在另一个实施方案中，离子交换柱任选地配备有一个或多个安全设备，以降低离子交换珠被盗窃的风险。在一个实施方案中，这些珠子含有可以可逆地从卤水中吸收锂并在酸中释放锂的离子交换材料。在一个实施方案中，离子交换材料由任选地用诸如SiO₂、ZrO₂或TiO₂等涂层材料保护的颗粒组成，以限制离子交换材料的溶解或降解。在一个实施方案中，这些珠子含有结合离子交换材料的结构组分，如耐酸聚合物。在一个实施方案中，珠子含有促进卤水、酸、水性溶液和其他溶液渗透到珠子中的孔，以将锂和氢传递进出珠子或洗涤珠子。在一个实施方案中，珠孔被构造为形成具有孔大小分布的孔的连通网络，并且通过在珠子形成过程中掺入填充材料并且随后在液体或气体中去除该填充材料来构造。

在该系统的一个实施方案中，该系统是包含离子交换柱的再循环间歇系统，该离子交换柱连接至一个或多个用于将碱混合到卤水中、在添加碱之后沉降出任何沉淀物以及在重新注入离子交换柱或其他罐中前储存卤水的罐。在再循环间歇系统的一个实施方案中，以环路形式，将卤水装载到一个或多个罐中，泵送通过离子交换柱，泵送通过一系列罐，然后返回到离子交换柱。在一个实施方案中，卤水任选地反复穿过该环路。在一个实施方案中，卤水再循环通过离子交换柱，以使珠子能够最佳地吸收锂。在一个实施方案中，碱以使得pH保持在足够的水平以用于锂吸收并且使得离子交换柱中与碱相关的沉淀物的量最小化的方式添加到卤水中。

在一个实施方案中，当卤水被泵送通过再循环间歇系统时，由于在锂吸收期间从离子交换珠释放的氢，卤水pH在离子交换柱中下降，并且通过以固体、水溶液或其他形式添加碱，卤水pH被向上调节。在一个实施方案中，离子交换系统驱动离子交换反应至接近完成，并且离开离子交换柱的卤水的pH接近进入离子交换柱的卤水的pH。在一个实施方案中，以不形成碱性沉淀物的方式任选地控制所添加的碱的量以中和由离子交换珠释放的氢。在一个实施方案中，以形成碱性沉淀物的方式任选地添加过量的碱或瞬时过量的碱。在一个实施方案中，碱性沉淀物瞬时形成，然后部分或全部被从离子交换柱释放的氢再溶解。在该系统的一个实施方案中，在离子交换柱之前、在离子交换柱之后、在一个或多个罐之前或在一个或多个罐之后将碱任选地添加到卤水流中。

在再循环间歇系统的一个实施方案中，罐包含混合罐，在其中将碱与卤水混合。在一个实施方案中，罐包含沉降罐，在其中诸如Mg(OH)₂等沉淀物任选地沉降到沉降罐的底部，以避免沉淀物注入到离子交换柱中。在一个实施方案中，罐包含储存罐，卤水在重新注入到离子交换柱、混合罐、沉降罐或其他罐中之前被储存在其中。在一个实施方案中，罐包含酸再循环罐。在一个实施方案中，再循环间歇反应器中的一些罐任选地用于一些目的的组合，包括碱混合罐、沉降罐、酸再循环罐或储存罐。在任何实施方案中，罐任选地不同时履行两个功能。例如，罐不是碱混合罐和沉降罐。

在再循环间歇系统的一个实施方案中，将碱添加到混合罐，其任选为连续搅拌罐系统，静态混合器之前的酸化卤水流和碱流的汇合点，桨式混合器之前的酸化卤水流和碱流的汇合点，涡轮叶轮混合器之前的酸化卤水流和碱流的汇合点，或者是在底部混合均匀并在顶部附近沉降的垂直柱状的连续搅拌罐系统。在一个实施方案中，任选地以固体或水溶液的形式添加碱。在一个实施方案中，任选地以恒定或可变速率连续地添加碱。在一个实施方案中，任选地以恒定或可变等分试样或批次离散地添加碱。在一个实施方案中，任选地根据一个或多多pH计添加碱，该pH计任选地对离子交换柱下游或再循环间歇系统中其他地方的卤水取样。在一个实施方案中，任选地使用过滤器以阻止沉淀物离开混合罐。在一个实施方案中，过滤器任选地是塑料网状物筛、含有诸如沙、二氧化硅或氧化铝等颗粒介质的小型填充柱、含有多孔介质过滤器的小型填充柱或膜。

在再循环间歇系统的一个实施方案中，沉降罐任选地是在底部具有流入物并且在顶部具有流出物的沉降罐，或者是在一端具有流入物而在另一端具有流出物的沉降罐。在一个实施方案中，在卤水再循环到反应器中之前，使用腔室堰来完全沉降沉淀物。在一个实施方案中，固体碱沉淀物收集在沉降罐的底部并再循环到混合器中。在一个实施方案中，诸如Mg(OH)₂等沉淀物任选地沉降在罐的底部附近。在一个实施方案中，从悬浮沉淀物的量最小的沉降罐顶部去除卤水。在一个实施方案中，沉淀物任选地在诸如重力，离心作用或其他力等力的作用下沉降。在一个实施方案中，任选地使用过滤器以阻止沉淀物离开沉降罐。在一个实施方案中，过滤器任选地是塑料网状物筛、含有诸如沙、二氧化硅或氧化铝等颗粒介质的小型填充柱、含有多孔介质过滤器的小型填充柱或膜。在一个实施方案中，任选地使用挡板以确保沉淀物的沉降并阻止沉淀物离开沉降罐并进入柱。

在再循环间歇系统的一个实施方案中，任选地从沉降罐收集碱性沉淀物，并在混合罐或其他地方将其重新注入卤水中以调节卤水的pH。

在再循环间歇系统的一个实施方案中，一个或多个离子交换柱任选地连接至一个或多个罐或一组罐。在再循环间歇系统的一个实施方案中，任选地有多个离子交换柱通过共享的一组混合、沉降和储存罐使卤水再循环。在再循环间歇系统的一个实施方案中，任选地有一个离子交换柱通过多组混合、沉降和储存罐使卤水再循环。

柱切换系统

本文所述的发明的一个方面是一种系统，其中离子交换材料被装载在多个柱中。在一个实施方案中，pH调节装置包含连接至多个柱的多个罐，其中多个罐中的每一个均立即连接至多个柱之一。在一个实施方案中，连接至多个柱的多个罐中的两个或更多个形成至少一个回路。在一个实施方案中，连接至多个柱的多个罐中的三个或更多个形成至少两个回路。在一个实施方案中，连接至多个柱的多个罐中的三个或更多个形成至少三个回路。在一个实施方案中，至少一个回路是液体资源回路。在一个实施方案中，至少一个回路是水洗涤回路。在一个实施方案中，至少一个回路是酸溶液回路。在一个实施方案中，至少两个回路是水洗涤回路。

在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是柱切换系统，其中一系列离子交换柱连接形成卤水回路、酸回路、水洗涤回路以及任选的其他回路。在卤水回路的一个实施方案中，卤水流过卤水回路中的第一柱，然后流进卤水回路中的下一柱，依此类推，使得当卤水流过一个或多个柱时锂从卤水中去除。在卤水回路的一个实施方案中，在卤水回路中的每个离子交换柱或某些离子交换柱之前或之后向卤水添加碱以使卤水的pH保持在适合范围内以用于离子交换珠的锂吸收。在酸回路的一个实施方案中，酸流过酸回路中的第一柱，然后流进酸回路中的下一柱，依此类推，使得锂用酸从柱中洗脱以产生锂浓缩物。在酸回路的一个实施方案中，酸流过酸回路中的第一柱，然后任选地流进酸回路中的下一柱，依此类推，使得锂用酸从柱中洗脱以产生锂浓缩物。在水洗涤回路的一个实施方案中，水流过水洗涤回路中的第一柱，然后任选地流进水洗涤回路中的下一柱，依此类推，以使在水洗涤回路中的柱的空隙空间、孔空间或顶部空间中的卤水被洗涤。

在柱切换系统的一个实施方案中，离子交换柱在卤水回路、水洗涤回路和酸回路之间切换。在一个实施方案中，卤水回路中的第一柱装载有锂，然后切换到水洗涤回路中以从柱的空隙空间、孔空间或顶部空间去除卤水。在一个实施方案中，洗涤水洗涤回路中的第一柱以去除卤水，然后切换至酸回路，在此处用酸洗脱锂以形成锂浓缩物。在一个实施方案中，酸回路中的第一柱用酸洗脱，然后切换到卤水回路中以从卤水中吸收锂。在柱切换系统的一个实施方案中，使用两个水洗涤回路在卤水回路和酸回路之后洗涤柱。在柱切换系统的一个实施方案中，仅使用一个水洗涤回路在卤水回路之后洗涤柱，而过量的酸被碱中和或从卤水回路中的柱中洗出。

在柱切换系统的一个实施方案中，卤水回路中的第一柱被切换成为水洗涤回路中的最后一柱。在柱切换系统的一个实施方案中，水洗涤回路中的第一柱被切换成为酸回路中的最后一柱。在柱切换系统的一个实施方案中，酸回路中的第一柱被切换成为卤水回路中的最后一柱。

在柱切换系统的一个实施方案中，卤水回路中的每个柱含有一个或多个用于将碱混合到卤水中并且任选地沉降在添加碱之后形成的任何碱性沉淀物的罐或接头。在柱切换系统的一个实施方案中，卤水回路中的每个柱具有相关的一个或多个罐或接头，用于通过沉降或过滤去除碱性沉淀物或其他颗粒。在柱切换系统的一个实施方案中，每个柱或柱的各种簇具有相关的一个或多个沉降罐或过滤器，其去除包括从离子交换珠脱离的颗粒在内的颗粒。

在柱切换系统的一个实施方案中，卤水回路中的柱的数目任选地小于约3、小于约10、小于约30或小于约100。在柱切换系统的一个实施方案中，酸回路中的柱的数目任选地小于约3、小于约10、小于约30或小于约100。在柱切换系统的一个实施方案中，水洗涤回路中的柱的数目任选地小于约3、小于约10、小于约30或小于约100。在某些实施方案中，卤水回路中的柱的数目为1至10。在一些实施方案中，酸回路中的柱的数目为1至10。在一些实施方案中，洗涤回路中的柱的数目为1至10。

在柱切换系统的一个实施方案中，任选地存在一个或多个卤水回路、一个或多个酸回路以及一个或多个水洗涤回路。在柱切换系统的一个实施方案中，任选地向离子交换柱提供新鲜离子交换珠而不中断操作的柱。在柱切换系统的一个实施方案中，具有容量已被耗尽的珠子的离子交换柱任选地被具有新鲜离子交换珠的离子交换柱代替而不中断操作的柱。

在柱切换系统的一个实施方案中，柱含有离子交换材料的流化床。在柱切换系统的一个实施方案中，柱具有形成离子交换材料流化床的工具，如顶置搅拌器或泵。在柱切换系统的一个实施方案中，柱含有离子交换材料的流化床。在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是切换系统并且容器是搅拌罐反应器。在切换系统的一个实施方案中，可以将碱直接添加到含有离子交换材料的柱或其他罐中。在切换系统的一个实施方案中，可以在单独的混合罐中将碱添加到卤水或另一种溶液中，然后添加到含有离子交换材料的柱或其他罐中。

在离子交换系统的一个实施方案中，将离子交换珠装载到离子交换柱中，并且在从卤水吸收锂之后，使用酸再循环环路将锂从离子交换柱中洗脱。在酸再循环环路的一个实施方案中，使酸流过离子交换柱，进入罐中，然后再循环通过离子交换柱以优化锂洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，将离子交换珠装载到离子交换柱中，并且在从卤水吸收锂之后，使用单次流过的酸将锂从每个离子交换柱中洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，将离子交换珠装载到离子交换柱中，并且在从卤水吸收锂之后，使用柱切换回路将锂从离子交换柱中洗脱。

在离子交换系统的一个实施方案中，通过使用再循环间歇系统使卤水流过柱而使离子交换柱装载锂，然后使用柱切换系统将锂从柱中洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，通过使用柱切换系统使卤水流过柱而使离子交换柱装载锂，然后使用再循环间歇系统将锂从柱中洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，通过使用再循环间歇系统使卤水流过柱而使离子交换柱装载锂，然后使用再循环间歇系统将锂从柱中洗脱。在离子交换系统的一个实施方案中，通过使用柱切换系统使卤水流过柱而使离子交换柱装载锂，然后使用柱切换系统将锂从柱中洗脱。

搅拌罐系统

本文所述的发明的一个方面是一种系统，其中pH调节装置是罐，其包含：a)一个或多个隔室；以及b)用于移动液体资源通过一个或多个隔室的工具。在一实施方案中，离子交换材料被装载在至少一个隔室中。在一个实施方案中，用于移动液体资源通过一个或多个隔室的工具是管道。在另一个实施方案中，用于移动液体资源通过一个或多个隔室的工具是管道，并且适当地是配置的泵。在一个实施方案中，罐还包含用于使液体资源在整个罐中循环的工具。在一个实施方案中，用于使液体资源在整个罐中循环的工具是混合设备。在一个实施方案中，罐还包含注入口。

在一些实施方案中，罐还包含一个或多个注入口。在一些实施方案中，罐还包含多个注入口。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含罐，其中罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；c)混合设备；以及d)用于改变系统的pH的pH调节装置，其中离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。在一个实施方案中，pH调节装置改变系统中液体资源的pH。

在一些实施方案中，离子交换材料被装载在一个或多个隔室的至少一个中。在一些实施方案中，离子交换材料在一个或多个隔室的至少一个中是流化的。在一些实施方案中，离子交换材料在一个或多个隔室的至少一个中是非流化的。在一些实施方案中，离子交换材料在一个或多个隔室的至少一个中占据固定位置。

在一些实施方案中，pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。在一些实施方案中，pH测量设备是pH探针。在一些实施方案中，入口是管道。在一些实施方案中，入口是注入口。

在一些实施方案中，罐还包含多孔隔板。在一些实施方案中，多孔隔板是多孔聚合物隔板。在一些实施方案中，多孔隔板是网状物或膜。在一些实施方案中，多孔隔板是聚合物网状物或聚合物膜。在一些实施方案中，多孔隔板包含一层或多层网状物、膜或其他多孔结构。在一些实施方案中，多孔隔板包含提供结构支撑的一个或多个粗网状物和提供过滤的一个或多个细网状物和/或膜。在一些实施方案中，多孔隔板包含聚醚醚酮网状物、聚丙烯网状物、聚乙烯网状物、聚砜网状物、聚酯网状物、聚酰胺网状物、聚四氟乙烯网状物、乙烯四氟乙烯聚合物网状物、不锈钢网状物、包覆聚合物的不锈钢网状物、包覆陶瓷的不锈钢网状物或其组合，其中网状物是粗网状物、细网状物或其组合。在一些实施方案中，多孔聚合物隔板包含网状物，该网状物包含聚醚醚酮、聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯或乙烯四氟乙烯聚合物中的两种或更多种的一种或多种共混物。在一些实施方案中，多孔隔板包含聚醚醚酮膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚砜膜、聚酯膜、聚酰胺膜、聚四氟乙烯膜、乙烯四氟乙烯聚合物膜或其组合。

在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是由卤水罐组成的搅拌罐系统，该卤水罐含有可渗透珠隔室，诸如装载有离子交换珠的可渗透托盘、箱、盒或其他容置器，并且卤水在间歇过程中通过罐搅拌。在搅拌罐系统的一个实施方案中，任选地将碱以固体或水溶液的形式逐渐地或一次全部直接添加到罐中。在搅拌罐系统的一个实施方案中，在卤水吸收阶段完成之后，可渗透珠容置器任选地被移至另一罐中以进行酸洗脱。在搅拌罐系统的一个实施方案中，在卤水阶段期间并且在卤水阶段完成之后，可渗透珠隔室位于搅拌罐的底部，然后去除卤水，并且用酸充满搅拌罐的底部，从而以可渗透珠隔室被最佳体积的酸覆盖的方式洗脱锂。

在搅拌罐系统的一个实施方案中，使用塑料结构支撑物将离子交换珠悬浮在具有内部混合设备的罐中。在搅拌罐系统的一个实施方案中，将卤水的液流从罐中移出并通过柱，在该柱中使用溶液中的或作为固体添加的牺牲碱，或使用离子交换树脂，来中和通过离子交换产生的卤水中的氢离子。经过pH校正的液流被送回到系统中，该系统中的锂可以继续被去除。在搅拌罐系统的一个实施方案中，已经通过珠隔室的卤水通过任选地在罐内部或外部的管道返回到罐的相对端。在搅拌罐系统的一个实施方案中，碱任选地被添加到罐内部的卤水中或添加在罐外部的碱添加罐中。

在搅拌罐系统的一个实施方案中，新鲜卤水进料至该系统，从而以连续搅拌罐系统模式而不是间歇模式操作。在再循环间歇系统的一个实施方案中，新鲜卤水进料至该系统，从而以连续搅拌罐系统模式而不是间歇模式操作。

在离子交换系统的一个实施方案中，离子交换材料与液体资源在搅拌罐反应器中混合。在一个实施方案中，离子交换材料可以由包覆颗粒、未包覆颗粒、多孔珠或其组合组成。

在离子交换系统的一个实施方案中，使用搅拌罐反应器将液体资源中的离子交换材料流化以实现从液体资源中吸收锂到离子交换材料中。在一个实施方案中，使用搅拌罐反应器将洗涤流体中的离子交换材料流化以从离子交换材料中去除残留的卤水、酸或其他污染物。在一个实施方案中，使用搅拌罐反应器将酸溶液中的离子交换材料流化以从离子交换材料中洗脱锂，同时用质子代替离子交换材料中的锂。在一个实施方案中，使用单个搅拌罐反应器将离子交换材料与液体资源、洗涤流体和酸溶液混合。

在一些实施方案中，用于从液体资源中提取锂离子的系统包含罐，其中该罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；c)混合设备；以及d)用于改变系统中液体资源的pH的pH调节装置，其中离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子，该系统还包含另一个罐，其中该另一个罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；c)混合设备；以及d)用于改变系统中液体资源的pH的pH调节装置。在一些实施方案中，所述罐与所述另一个罐流体连通。

在一些实施方案中，用于从液体资源中提取锂离子的系统包含罐，其中该系统还包含另一个罐，其中该另一个罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；c)混合设备；以及d)用于向系统中添加酸的酸入口。在另一个实施方案中，离子交换材料在所述罐与所述另一个罐之间移动。

在一些实施方案中，用于从液体资源中提取锂离子的系统包含罐，其中该罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；c)混合设备；以及d)用于改变系统中液体资源的pH的pH调节装置，其中离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子，该系统还包含多个罐，每个罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；c)混合设备；以及d)用于改变系统中液体资源的pH的pH调节装置。在一些实施方案中，系统的每个罐与系统的每个其他罐流体连通。

在一些实施方案中，该系统还包含另外多个罐，其中每个罐还包含：a)一个或多个隔室；b)离子交换材料；以及c)混合设备。

在一些实施方案中，系统被配置为以间歇模式操作。在一些实施方案中，系统被配置为以连续模式操作。在一些实施方案中，系统被配置为以间歇模式和连续模式操作。在一些实施方案中，系统中的一个或多个罐被配置为以间歇模式操作，并且系统中的一个或多个罐被配置为以连续模式操作。在一些实施方案中，系统中的一个或多个罐被配置为以间歇模式操作，并且系统中的一个或多个罐被配置为以半连续模式操作。在一些实施方案中，系统中的一个或多个罐被配置为以半连续模式操作，并且系统中的一个或多个罐被配置为以连续模式操作。在一些实施方案中，系统中的一个或多个罐被配置为以间歇模式操作，系统中的一个或多个罐被配置为以半连续模式操作，并且系统中的一个或多个罐被配置为以连续模式操作。在一些实施方案中，系统被配置为以半连续模式、间歇模式、连续模式或其组合的模式来操作。

在离子交换系统的一个实施方案中，使用多个搅拌罐反应器将离子交换材料与液体资源、洗涤流体和酸溶液混合。在一个实施方案中，搅拌罐反应器可以是不同大小的，并且可以含有不同体积的液体资源、洗涤流体和酸溶液。在一个实施方案中，搅拌罐可以是圆柱形、圆锥形、矩形、金字柱形或其组合。在离子交换系统的一个实施方案中，离子交换材料可以在液体资源、洗涤流体或酸溶液的相反方向上移动通过多个搅拌罐反应器。

在离子交换系统的一个实施方案中，可以使用多个搅拌罐反应器，其中一个或多个搅拌罐反应器将离子交换材料与液体资源混合，一个或多个搅拌罐反应器将离子交换材料与洗涤流体混合，并且一个或多个搅拌罐反应器将离子交换材料与酸溶液混合。

在离子交换系统的一个实施方案中，搅拌罐反应器可以以连续、半连续或间歇模式操作，其中液体资源连续、半连续或间歇地流过搅拌罐反应器。在离子交换系统的一个实施方案中，搅拌罐反应器可以以连续、半连续或间歇模式操作，其中离子交换材料连续、半连续或间歇地流过搅拌罐反应器。在离子交换系统的一个实施方案中，搅拌罐反应器可以在以下模式下操作：离子交换材料保留在罐中，同时液体资源、洗涤流体或酸溶液的流以连续、半连续或间歇流的方式流过罐。

在一个实施方案中，可以通过罐的顶部、底部或侧面将离子交换材料装载到搅拌罐反应器中或从搅拌罐反应器中去除。

在离子交换系统的一个实施方案中，搅拌罐反应器可包含一个或多个隔室。在一个实施方案中，隔室可以含有在流化、固定、部分流化、部分固定、交替流化、交替固定或其组合的床中的离子交换材料。在一个实施方案中，隔室可以由在隔室底部的多孔支撑物、隔室的大小、隔室的顶部或其组合组成。在一个实施方案中，隔室可以是圆锥形、圆柱形、矩形、金字柱形、其他形状或其组合。在一个实施方案中，隔室可位于罐的底部。在一个实施方案中，隔室的形状可以与搅拌罐反应器的形状相符。在一个实施方案中，隔室可以部分或全部由搅拌罐反应器的罐组成。

在一个实施方案中，隔室可以由多孔结构组成。在一个实施方案中，隔室可以由聚合物、陶瓷、金属或其组合组成。在一个实施方案中，隔室可以部分或全部由多孔材料或网状物组成。在一个实施方案中，隔室可以在罐的顶部。在一个实施方案中，隔室可以用一种或多种多孔材料与罐的其余部分分开。在一个实施方案中，隔室可以在罐的顶部。在一个实施方案中，隔室可以用双层网状物与罐的其余部分分开，该双层网状物包含一层用于强度的粗网状物和一层将较小颗粒容纳在隔室中的细网状物。在一个实施方案中，隔室可以允许液体自由地流过搅拌罐反应器和隔室。在一个实施方案中，隔室可以在顶部开口。在一个实施方案中，隔室可以将离子交换材料容纳在罐中，但允许离子交换材料在整个罐中移动。在一个实施方案中，隔室可占罐体积的大部分或小部分。在一个实施方案中，隔室可以代表罐的体积的大于1％、大于10％、大于50％、大于90％、大于99％或大于99.9％的一部分。在一个实施方案中，可使用一种或多种用于搅拌、混合或泵送的设备来移动流体通过隔室、搅拌罐反应器或其组合。

在离子交换系统的一个实施方案中，搅拌罐反应器可以布置成网络，其中卤水、洗涤流体和酸溶液的流直接通过不同的柱。在一个实施方案中，搅拌罐反应器的网络可以涉及离子交换材料通过各个搅拌罐反应器的物理移动。在一个实施方案中，搅拌罐反应器的网络可以不涉及离子交换材料通过各个搅拌罐反应器的物理移动。在一个实施方案中，搅拌罐反应器的网络可以涉及卤水、洗涤流体和酸溶液通过各个搅拌罐反应器的流动的转换。在一个实施方案中，卤水可以以连续或间歇方式进入搅拌罐反应器中。在一个实施方案中，卤水在离开系统之前可以在一个或多个反应器中与离子交换材料混合。在一个实施方案中，搅拌罐反应器的网络可以涉及卤水回路，其中离子交换材料逆流暴露于卤水流。在一个实施方案中，搅拌罐反应器的网络可以涉及洗涤回路，其中离子交换材料逆流暴露于洗涤流体流。在一个实施方案中，搅拌罐反应器的网络可以涉及使离子交换材料逆流暴露于酸溶液流的酸回路。在一个实施方案中，洗涤流体可以是水、水溶液或含有防垢剂的溶液。

在搅拌罐反应器的一个实施方案中，在洗脱开始时添加酸。在搅拌罐反应器的一个实施方案中，在洗脱开始时添加酸并且洗脱期间再次添加。在搅拌罐反应器的一个实施方案中，在洗脱开始时添加较低浓度的酸，并添加高浓度的额外酸以继续洗脱。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含：a)离子交换材料；b)包含一个或多个隔室的罐；以及c)混合设备，其中离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。

在一些实施方案中，离子交换材料被装载在一个或多个隔室的至少一个中。在一些实施方案中，离子交换材料在一个或多个隔室的至少一个中是流化或部分流化的。在一些实施方案中，离子交换材料在一个或多个隔室的至少一个中占据固定位置。在一些实施方案中，离子交换材料在一个或多个隔室的至少一个中安装。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含：a)包含离子交换材料的柱；以及b)用于改变系统中液体资源的pH的pH调节装置，其中pH调节装置与柱流体连通，其中离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。

其他类型的系统

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含：a)多个柱，其中多个柱中的每一个包含离子交换材料；以及b)用于改变系统中液体资源的pH的pH调节装置，其中pH调节装置与多个柱中的每一个流体连通，其中离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。

在一些实施方案中，pH调节装置包含多个罐，其中多个罐中的每一个均立即连接至多个柱之一。在一些实施方案中，pH调节装置包含多个罐，其中多个罐中的每一个均与多个柱之一立即液体连通。在一些实施方案中，连接至多个柱中的两个或更多个的多个罐中的两个或更多个形成至少一个回路。在一些实施方案中，连接至多个柱中的两个或更多个的多个罐中的两个或更多个形成至少两个回路。在一些实施方案中，连接至多个柱中的三个或更多个的多个罐中的三个或更多个形成至少两个回路。在一些实施方案中，连接至多个柱中的三个或更多个的多个罐中的三个或更多个形成至少三个回路。

在一些实施方案中，至少一个回路是液体资源回路。在一些实施方案中，至少一个回路是水洗涤回路。在一些实施方案中，至少两个回路是水洗涤回路。在一些实施方案中，至少一个回路是酸溶液回路。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含离子交换材料和多个容器，其中多个容器中的每一个均被配置为沿着容器的长度输送离子交换材料并且离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。在一些实施方案中，多个容器中的至少一个包含酸性溶液。在一些实施方案中，多个容器中的至少一个包含液体资源。在一些实施方案中，多个容器中的每一个均被配置为通过管道系统或内部传送系统来输送离子交换材料。

本文所述的一个方面是一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含离子交换材料和多个柱，其中多个柱中的每一个均被配置为沿着柱的长度输送离子交换材料并且离子交换材料用于从液体资源中提取锂离子。

在一些实施方案中，多个柱中的至少一个包含酸性溶液。在一些实施方案中，多个柱中的至少一个包含液体资源。在一些实施方案中，多个柱中的每一个均被配置为通过管道系统或内部传送系统来输送离子交换材料。

在一些实施方案中，离子交换材料包含离子交换颗粒。在一些实施方案中，离子交换材料的至少一部分为离子交换颗粒的形式。在一些实施方案中，离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。在一些实施方案中，离子交换颗粒包含未包覆离子交换颗粒。在一些实施方案中，离子交换颗粒包含包覆离子交换颗粒。在一些实施方案中，离子交换颗粒包含未包覆离子交换颗粒和包覆离子交换颗粒的混合物。

在一些实施方案中，包覆离子交换颗粒包含离子交换材料和涂层材料。

在一些实施方案中，所述包覆离子交换颗粒的涂层材料包含碳化物、氮化物、氧化物、磷酸盐、氟化物、聚合物、碳、碳质材料或其组合。在一些实施方案中，所述包覆离子交换颗粒的涂层材料选自TiO₂、ZrO₂、MoO₂、SnO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、SiO₂、Li₂TiO₃、Li₂ZrO₃、Li₂SiO₃、Li₂MnO₃、Li₂MoO₃、LiNbO₃、LiTaO₃、AlPO₄、LaPO₄、ZrP₂O₇、MoP₂O₇、Mo₂P₃O₁₂、BaSO₄、AlF₃、SiC、TiC、ZrC、Si₃N₄、ZrN、BN、碳、石墨碳、无定形碳、硬碳、类金刚石碳、其固溶体及其组合。

在一些实施方案中，所述包覆离子交换颗粒的离子交换材料包含氧化物、磷酸盐、氟氧化物、氟磷酸盐或其组合。在一些实施方案中，所述包覆离子交换颗粒的离子交换材料选自Li₄Mn₅O₁₂、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂TiO₃、Li₂MnO₃、Li₂SnO₃、LiMn₂O₄、Li_1.6Mn_1.6O₄、LiAlO₂、LiCuO₂、LiTiO₂、Li₄TiO₄、Li₇Ti₁₁O₂₄、Li₃VO₄、Li₂Si₃O₇、LiFePO₄、LiMnPO₄、Li₂CuP₂O₇、Al(OH)₃、LiCl.xAl(OH)₃.yH₂O、SnO₂.xSb₂O₅.yH₂O、TiO₂.xSb₂O₅.yH₂O、其固溶体及其组合；其中x为0.1-10；y为0.1-10。

在一些实施方案中，未包覆离子交换颗粒包含离子交换材料。在一些实施方案中，未包覆离子交换颗粒的离子交换材料包含氧化物、磷酸盐、氟氧化物、氟磷酸盐或其组合。在一些实施方案中，未包覆离子交换颗粒的离子交换材料选自Li₄Mn₅O₁₂、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂TiO₃、Li₂MnO₃、Li₂SnO₃、LiMn₂O₄、Li_1.6Mn_1.6O₄、LiAlO₂、LiCuO₂、LiTiO₂、Li₄TiO₄、Li₇Ti₁₁O₂₄、Li₃VO₄、Li₂Si₃O₇、LiFePO₄、LiMnPO₄、Li₂CuP₂O₇、Al(OH)₃、LiCl.xAl(OH)₃.yH₂O、SnO₂.xSb₂O₅.yH₂O、TiO₂.xSb₂O₅.yH₂O、其固溶体及其组合；其中x为0.1-10；y为0.1-10。

在一些实施方案中，离子交换材料是多孔的。在一些实施方案中，多孔离子交换材料包含孔的网络，其允许液体快速地从多孔离子交换材料的表面移动到多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，多孔离子交换材料包含孔的网络，其允许一种液体从多孔离子交换材料的表面移动到多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，多孔离子交换材料包含孔的网络，其允许一种液体快速地从多孔离子交换材料的表面移动到多个离子交换颗粒。在一些实施方案中，多孔离子交换材料是多孔离子交换珠。在一些实施方案中，多孔离子交换材料由多孔离子交换珠组成。

在本文所述的系统的一些实施方案中，液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、来自溴萃取过程的废卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。在本文所述的系统的一些实施方案中，液体资源是卤水。在本文所述的系统的一些实施方案中，液体资源包含天然卤水、合成卤水或天然卤水和合成卤水的混合物。在本文所述的系统的一些实施方案中，液体资源是天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、来自溴萃取过程的废卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体或其组合。

本文所述的发明的一个方面是一种系统，其中柱还包含多个注入口，其中该多个注入口用于提高系统中液体资源的pH。

在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是混合碱系统，其包含离子交换柱，和在临近卤水注入柱之前将碱混入卤水中的混合室。

在离子交换系统的一个实施方案中，该系统是带端口的离子交换柱系统，其具有沿着通过柱的卤水流的方向以一定间隔隔开的用于注入水性碱的多个端口。当卤水流过柱时，在柱的一个区域中，珠子经历最高的锂吸收率，并且该区域沿卤水流的方向移动通过柱。在带端口的离子交换柱系统中，在该区域附近注入碱以中和由离子交换反应释放的质子。在珠子已被锂饱和并且质子的释放速率减慢的柱区域中，注入的碱减少或终止，以避免形成碱性沉淀物。

在离子交换系统的一个实施方案中，该系统具有沿与卤水的流动相反的方向移动的珠移动床，并且碱在某区域被注入到柱中的一个或多个固定点，该区域靠近离子交换反应在柱中以最大速率发生的位置，以中和从离子交换反应中释放出的质子。在离子交换系统的一个实施方案中，添加到卤水中的碱任选地是NaOH、KOH、Mg(OH)₂、Ca(OH)₂、CaO、NH₃、Na₂SO₄、K₂SO₄、NaHSO₄、KHSO₄、NaOCl、KOCl、NaClO₄、KClO₄、NaH₂BO₄、Na₂HBO₄、Na₃BO₄、KH₂BO₄、K₂HBO₄、K₃BO₄、MgHBO₄、CaHBO₄、NaHCO₃、KHCO₃、NaCO₃、KCO₃、MgCO₃、CaCO₃、Na₂O、K₂O、Na₂CO₃、K₂CO₃、Na₃PO₄、Na₂HPO₄、NaH₂PO₄、K₃PO₄、K₂HPO₄、KH₂PO₄、CaHPO₄、MgHPO₄、乙酸钠、乙酸钾、乙酸镁、聚(乙烯基吡啶)、聚(乙烯胺)、聚丙烯腈、其他碱或其组合。在一个实施方案中，任选地将碱以其纯净形式或作为水溶液添加到卤水中。在一个实施方案中，任选地以气态状态诸如气态NH₃的形式添加碱。在一个实施方案中，任选地将碱以稳定液流、可变液流、稳定等分试样或可变等分试样添加到卤水中。在一个实施方案中，任选地通过使用电化学电池去除H₂和Cl₂气体来在卤水中产生碱，任选地将H₂和Cl₂气体在单独的系统中合并以产生盐酸，该盐酸用于从系统中洗脱锂或用于其他目的。

在一些实施方案中，将固体碱与液体资源混合以产生碱性溶液。在一些实施方案中，将固体碱与液体资源混合以产生碱性溶液，并且将所得的碱性溶液添加到第二体积的液体资源中以提高第二体积的液体资源的pH。在一些实施方案中，将固体碱与液体资源混合以产生碱性溶液，其中所得的碱性溶液用于调节或控制第二溶液的pH。在一些实施方案中，将固体碱与液体资源混合以产生碱性浆液。在一些实施方案中，将固体碱与液体资源混合以产生碱性浆液，并且将所得的碱性浆液添加到第二体积的液体资源中以提高第二体积的液体资源的pH。在一些实施方案中，将固体碱与液体资源混合以产生碱性浆液，其中所得的碱性浆液用于调节或控制第二溶液的pH。在一些实施方案中，可以将碱作为碱和液体资源的混合物或浆液添加到液体资源中。

在离子交换系统的一个实施方案中，卤水流过pH控制柱，该pH控制柱含有诸如NaOH、CaO或Ca(OH)₂等固态牺牲碱颗粒，该颗粒溶解到卤水中并提高卤水的pH。在离子交换系统的一个实施方案中，卤水流过pH控制柱，该pH控制柱含有与氢离子反应的固定化的可再生含OH离子交换树脂，或与盐酸缀合从而中和酸化卤水的可再生碱物质，如固定化的聚吡啶。当离子交换树脂的OH基团已耗尽或用盐酸饱和时，其任选地用诸如NaOH等碱再生。

在离子交换系统的一个实施方案中，pH计任选地安装在系统的罐、管道、柱和其他组件中，以监测pH并控制整个系统中各个位置的碱添加的速率和量。

在离子交换系统的一个实施方案中，使用塑料、具有塑料衬里的金属或其他耐卤水或酸腐蚀的材料来任选地构造系统的柱、罐、管道和其他组件。

在离子交换系统的一个实施方案中，离子交换柱任选地用弱酸性的水(任选地包括缓冲液)洗涤，以在酸洗脱之前从柱中去除任何碱性沉淀物。

在离子交换柱被锂饱和或几乎饱和之后，使用酸将锂冲洗出离子交换柱。酸任选地流过该柱一次或多次以洗脱锂。在一个实施方案中，使用由连接至罐的离子交换柱组成的再循环间歇系统使酸任选地流过离子交换柱。在一个实施方案中，用于酸流的罐任选地与用于卤水流的罐相同。在另一个实施方案中，用于酸流的罐任选地与用于卤水流的罐不同。在另一个实施方案中，酸分布在离子交换柱的顶部，而且被允许渗透穿过并在没有额外罐的情况下立即再循环到该柱中。在一个实施方案中，酸添加任选地在没有用于酸流的罐的情况下发生。

在离子交换系统的一个实施方案中，在卤水和/或酸步骤之后，任选地用水洗涤柱，并且任选地使用pH中和和反渗透来处理来自洗涤的流出水以产生过程水。

在离子交换系统的一个实施方案中，离子交换柱任选地成形为圆柱体、矩形或另一种形状。在一个实施方案中，离子交换柱任选地具有高度大于或小于其直径的圆柱体形状。在一个实施方案中，离子交换柱任选地具有高度小于10cm、小于1米或小于10米的圆柱体形状。在一个实施方案中，离子交换柱任选地具有直径小于10cm、小于1米或小于10米的圆柱体形状。

在离子交换系统的一个实施方案中，任选地通过用装载有新鲜离子交换珠的新柱置换出离子交换柱，向该系统重新供应新鲜离子交换珠。在离子交换系统的一个实施方案中，任选地通过从柱中去除珠子并将新珠子装载到柱中，向该系统重新供应新鲜离子交换珠。在离子交换系统的一个实施方案中，任选地将新珠子同时供应至系统中的所有柱。在离子交换系统的一个实施方案中，任选地将新珠子一次供应至一个或多个柱。在离子交换系统的一个实施方案中，任选地将新珠子供应至一个或多个柱，而不中断任选地继续操作的其他柱。

在离子交换系统的一个实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换珠在任选地少于约1小时、少于约2小时、少于约4小时、少于约8小时、少于约24小时、少于约48小时或少于约一周的时间段内接近锂饱和点为止。在离子交换系统的一个实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换珠在任选地大于约一周的时间段内接近锂饱和点为止。在离子交换系统的某些实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换珠在任选地在30分钟至24小时之间的时间段内接近锂饱和点为止。在离子交换系统的一个实施方案中，酸泵送任选地持续直到离子交换珠在任选地少于约1小时、少于约2小时、少于约4小时、少于约8小时、少于约24小时或少于约48小时的时间段内接近氢饱和点为止。在离子交换系统的一个实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换珠在任选地大于约一个48小时的时间段内接近氢饱和点为止。在离子交换系统的某些实施方案中，卤水泵送任选地持续直到离子交换珠在任选地在30分钟至24小时之间的时间段内接近氢饱和点为止。

离子交换材料

本文所述的发明的一个方面是一种系统，其中离子交换材料包含多个离子交换颗粒。在一个实施方案中，离子交换材料中的多个离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，多孔离子交换材料包含孔的网络，其允许液体快速地从多孔离子交换材料的表面移动到多个离子交换颗粒。在一个实施方案中，离子交换材料为多孔离子交换珠的形式。在一个实施方案中，液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

离子交换材料通常是小颗粒，其一起构成细粉。在一些实施方案中，较小的颗粒大小使锂必须行进的进入离子交换颗粒的核中的扩散距离最小化。在一些情况下，这些颗粒任选地包覆保护性表面涂层，以最小化离子交换材料的溶解，同时允许锂和氢有效地转移至颗粒以及从颗粒转移。

在一个实施方案中，包覆离子交换颗粒由离子交换材料和涂层材料组成，其中离子交换材料包含Li₄Mn₅O₁₂、Li_1.6Mn_1.6O₄、Li₂MO₃(M＝Ti、Mn、Sn)、LiFePO₄、其固溶体或其组合，并且涂层材料包含TiO₂、ZrO₂、MoO₂、Li₂TiO₃、Li₂ZrO₃、LiNbO₃、AlF₃、SiC、Si₃N₄、石墨碳、无定形碳、类金刚石碳或其组合。包覆离子交换颗粒具有的平均直径小于约100nm、小于约1,000nm或小于约10,000nm，并且涂层厚度小于约1nm、小于约10nm或小于约100nm。颗粒通过首先使用诸如水热、固态或微波的方法合成离子交换材料而产生。然后使用诸如化学气相沉积、水热、溶剂热、溶胶-凝胶、沉淀或微波等方法将涂层材料沉积在离子交换材料的表面上。用酸溶液处理包覆离子交换颗粒，该酸溶液用盐酸、硫酸、硝酸或其组合制备，其中酸溶液的浓度大于约0.1M、大于约1.0M、大于约5M、大于约10M或其组合。在酸处理过程中，颗粒在释放锂的同时吸收氢。离子交换材料被转换成具有富氢组成的水合状态。涂层材料允许氢和锂分别扩散到离子交换材料以及从离子交换材料扩散，同时提供了限制离子交换材料溶解的保护屏障。在酸处理后，将水合包覆离子交换颗粒用液体资源处理，其中液体资源为天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、合成卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。包覆离子交换颗粒在释放氢的同时吸收锂。然后收集锂盐溶液。然后，包覆离子交换颗粒能够在大于约10个循环、大于约30个循环、大于约100个循环或大于约300个循环的多个循环中重复进行离子交换反应。

使用无机离子交换颗粒提取锂的一个主要挑战是将颗粒装载到离子交换柱中以使得任选地将卤水和酸有效地泵送穿过该柱而堵塞最小。将该材料任选地形成为珠子，并且将这些珠子任选地装载至柱中。这种珠装载会在珠子之间形成空隙空间，而这些空隙空间有利于泵送通过柱。珠子将离子交换颗粒固定到位，并阻止颗粒在整个柱中自由移动。当材料形成珠子时，卤水和酸溶液渗透到珠子中变得缓慢而困难。酸和卤水溶液对流和扩散的缓慢速度会降低锂的吸收和释放动力学。这种缓慢的动力学会给柱操作带来问题。缓慢的动力学可能需要缓慢的通过柱的泵送速率。缓慢的动力学还可能导致来自卤水中锂的低回收，以及用酸来洗脱锂的低效率。

在一些实施方案中，离子交换珠是具有孔网络的多孔离子交换珠，该孔网络有助于将泵送通过离子交换柱的溶液输送到珠子中。任选地对孔网络进行策略性控制，以提供快速且分散的通道以供卤水和酸溶液渗透进入珠子中以及锂和氢传递到离子交换颗粒。多孔离子交换珠的一个实例在图8中示出。

在一些实施方案中，通过混合离子交换颗粒、基质材料和填充材料来形成离子交换珠。将这些组分混合并形成珠子。然后，将填充材料从珠子中去除以留下孔。填充材料以留下能够使锂和氢以快速动力学输送的孔结构的方式分散在珠子中。该方法任选地涉及多种离子交换材料、多种聚合物材料和多种填充材料。

使用无机离子交换材料提取锂的另一个主要挑战是材料的溶解和降解，特别是在酸中的锂洗脱期间以及在液体资源中的锂吸收期间。为了从离子交换过程产生浓锂溶液，最好使用浓酸溶液来洗脱锂。然而，浓酸溶液溶解并降解无机离子交换材料，这降低了材料的性能和寿命。因此，多孔离子交换珠任选地含有用于锂提取的包覆离子交换颗粒，其由离子交换材料和保护颗粒表面的涂层材料组成。该涂层保护离子交换材料免于在酸中的锂洗脱期间、从液体资源吸收锂期间以及在离子交换过程的其他方面中的溶解和降解。这种包覆颗粒使得能够在离子交换过程中使用浓酸，以产生浓锂溶液。包覆离子交换颗粒的一个实例在图7中示出。

在本发明中，选择离子交换材料以具有高锂吸收能力、相对于其他离子诸如钠和镁而言对液体资源中的锂具有高选择性、在液体资源(包括具有低浓度锂的那些)中具有强锂吸收、便于用少量过量的酸来洗脱锂以及快速的离子扩散。任选地选择涂层材料以在酸中的锂回收期间和在各种液体资源中的锂吸收期间保护颗粒免于溶解和化学降解。还任选地选择涂层材料，以促进锂和氢在颗粒和液体资源之间的扩散，以使颗粒能够粘附到结构支撑物，并抑制颗粒的结构和机械降解。

当在离子交换柱中使用多孔离子交换珠时，将含有锂的液体资源泵送通过离子交换柱，使得离子交换颗粒在释放氢的同时从液体资源吸收锂。珠子吸收锂后，将酸溶液泵送通过柱，使得颗粒在吸收氢的同时将锂释放到酸溶液中。柱任选地以同流模式操作，其中液体资源和酸溶液以相同方向交替地流过柱，或者柱任选地以逆流模式操作，其中液体资源和酸溶液以相反方向交替地流过柱。在液体资源和酸溶液的流动之间，任选地用水或其他溶液处理或洗涤该柱，以用于诸如调节柱中pH或去除潜在污染物的目的。珠子任选地形成固定床或移动床，并且任选地，移动床与卤水和酸流逆流移动。珠子任选地在具有移动床的多个柱之间移动，其中不同的柱用于卤水、酸、水或其他流。在液体资源流过柱之前或之后，任选地用NaOH或其他化学品调节液体的pH，以促进离子交换反应以及废液体资源的处理或处置。在液体资源流过柱之前或之后，任选地使液体资源经受其他过程，包括其他离子交换过程、溶剂萃取、蒸发、化学处理或沉淀以去除锂、去除其他化学物质或以其他方式处理卤水。

当用酸处理离子交换颗粒时，产生锂溶液。任选地进一步处理该锂溶液以产生锂化学品。这些锂化学品任选地用于工业应用。在一些实施方案中，离子交换材料选自：氧化物、磷酸盐、氟氧化物、氟磷酸盐或其组合。在一些实施方案中，离子交换材料选自：LiFePO₄、LiMnPO₄、Li₂MO₃(M＝Ti、Mn、Sn)、Li₄Ti₅O₁₂、Li₄Mn₅O₁₂、LiMn₂O₄、Li_1.6Mn_1.6O₄、LiMO₂(M＝Al、Cu、Ti)、Li₄TiO₄、Li₇Ti₁₁O₂₄、Li₃VO₄、Li₂Si₃O₇、Li₂CuP₂O₇、Al(OH)₃、LiCl.xAl(OH)₃.yH₂O、SnO₂.xSb₂O₅.yH₂O、TiO₂.xSb₂O₅.yH₂O、其固溶体或其组合。在另一方面，离子交换材料包含LiFePO₄、Li₂SnO₃、Li₂MnO₃、Li₂TiO₃、Li₄Ti₅O₁₂、Li₄Mn₅O₁₂、Li_1.6Mn_1.6O₄、其固溶体或其组合。

在本文所述的另一方面，涂层材料允许扩散到离子交换材料以及从离子交换材料扩散。特别地，涂层材料促进锂和氢在颗粒和液体资源之间的扩散，使颗粒能够粘附到结构支撑物，并且抑制颗粒的结构和机械降解。在本文所述的另一方面，涂层材料包含碳化物、氮化物、氧化物、磷酸盐、氟化物、聚合物、碳、碳质材料或其组合。在另一方面，涂层材料包含聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、氟聚合物、氯聚合物或氟氯聚合物。在另一方面，涂层材料包含Nb₂O₅、Ta₂O₅、MoO₂、TiO₂、ZrO₂、SnO₂、SiO₂、Li₂O、Li₂TiO₃、Li₂ZrO₃、Li₂MoO₃、LiNbO₃、LiTaO₃、Li₂SiO₃、Li₂Si₂O₅、Li₂MnO₃、ZrSiO₄、AlPO₄、LaPO₄、ZrP₂O₇、MoP₂O₇、Mo₂P₃O₁₂、BaSO₄、AlF₃、SiC、TiC、ZrC、Si₃N₄、ZrN、BN、碳、石墨碳、无定形碳、硬碳、类金刚石碳、其固溶体或其组合。在另一方面，涂层材料包含TiO₂、ZrO₂、SiO₂、Li₂TiO₃、Li₂ZrO₃、Li₂MnO₃、ZrSiO₄、或LiNbO₃。在另一方面，涂层材料包含氯聚合物、氟聚合物、氯氟聚合物、亲水聚合物、疏水聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。在另一方面，涂层材料包含共聚物、嵌段共聚物、线性聚合物、支化聚合物、交联聚合物、热处理的聚合物、溶液加工的聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。在另一方面，涂层材料包含低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰胺类型、聚醚醚酮(PEEK)、聚砜、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(PVPCS)、聚苯乙烯(PS)、聚丁二烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯四氟乙烯聚合物(ETFE)、聚(三氟氯乙烯)(PCTFE)、乙烯三氟氯乙烯(Halar)、聚氟乙烯(PVF)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟弹性体、三氟氯乙烯偏氟乙烯(FKM)、全氟聚醚(PFPE)、全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯-磺酸(

(全氟-3,6-二氧杂-4-甲基-7-辛烯-磺酸和四氟乙烯的共聚物))、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酸钠、聚乙烯-嵌段-聚(乙二醇)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯丁二烯(氯丁橡胶)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、发泡聚苯乙烯(EPS)、聚二乙烯基苯、其共聚物、其混合物或其组合。在另一方面，涂层材料包含聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚氯乙烯(PVC)、乙烯三氟氯乙烯(Halar)、聚(4-乙烯基吡啶-共-苯乙烯)(PVPCS)、聚苯乙烯(PS)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、发泡聚苯乙烯(EPS)、聚苯硫醚、磺化聚合物、羧化聚合物、其他聚合物、其共聚物、其混合物或其组合。在另一方面，通过干混、溶剂中混合、乳液、挤出、将一种溶剂鼓泡到另一种溶剂中、浇铸、加热、蒸发、真空蒸发、喷雾干燥、气相沉积、化学气相沉积、微波、水热合成、聚合、共聚、交联、辐照、催化、发泡、其他沉积方法或其组合将涂层沉积在离子交换颗粒上。在另一方面，使用溶剂沉积涂层，该溶剂包含N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮、乙醇、丙酮、其他溶剂或其组合的溶剂沉积涂层。在另一方面，使用包含N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮、乙醇、丙酮或其组合。

在本文所述的另一方面，包覆离子交换颗粒的平均直径小于约10nm、小于约100nm、小于约1,000nm、小于约10,000nm或小于约100,000nm。在另一方面，包覆离子交换颗粒的平均大小小于约100nm、小于约1,000nm或小于约10,000nm。在另一方面，包覆离子交换颗粒任选地是由平均直径小于约10nm、小于约100nm、小于约1,000nm、小于约10,000nm或小于约100,000nm的较小初级颗粒组成的次级颗粒。在另一方面，涂层任选地包覆初级离子交换颗粒。在另一方面，涂层任选地包覆次级离子交换颗粒。在另一方面，涂层任选地包覆次级离子交换颗粒。在另一方面，涂层任选地包覆初级离子交换颗粒和次级离子交换颗粒二者。在另一方面，初级离子交换颗粒任选地具有第一涂层，次级离子交换颗粒任选地具有第二涂层，其组成与第一涂层任选地相同、相似或不同。

在本文所述的一些实施方案中，涂层材料的厚度小于约1nm、小于约10nm、小于约100nm、小于约1,000nm或小于约10,000nm。在进一步的实施方案中，涂层材料的厚度小于约5nm、小于约50nm或小于约500nm。在一些实施方案中，离子交换颗粒具有厚度选自以下的涂层材料：小于1nm、小于10nm、小于100nm或小于1,000nm。在一些实施方案中，涂层材料的厚度选自：小于1nm、小于10nm或小于100nm。在某些实施方案中，涂层材料的厚度在约0.5nm至约1000nm之间。在一些实施方案中，涂层材料的厚度在约1nm至约100nm之间。

在本文所述的另一方面，离子交换材料和涂层材料形成一个或多个浓度梯度，其中颗粒的化学组成在两种或更多种组成之间。在另一方面，化学组成任选地在离子交换材料和涂层之间变化，该变化的方式是在颗粒的不同区域中连续、不连续或连续且不连续。在另一方面，离子交换材料和涂层材料形成在小于约1nm、小于约10nm、小于约100nm、小于约1,000nm、小于约10,000或小于约100,000nm的厚度上延伸的浓度梯度。在另一方面，离子交换材料和涂层材料形成在约1nm至约1,000nm的厚度上延伸的浓度梯度。

在本文所述的另一方面，离子交换材料通过诸如水热、溶剂热、溶胶-凝胶、固态、熔盐通量、离子交换、微波、球磨、化学沉淀、共沉淀、气相沉积或其组合的方法合成。在另一方面，离子交换材料通过诸如化学沉淀、水热、固态或其组合的方法合成。

在本文所述的另一方面，涂层材料通过诸如化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、水热、溶剂热、溶胶-凝胶、固态、熔盐通量、离子交换、微波、化学沉淀、共沉淀、球磨、热解或其组合的方法沉积。在另一方面，涂层材料通过诸如溶胶-凝胶、化学沉淀或其组合的方法来沉积。在另一方面，涂层材料沉积在反应器中，该反应器任选地是间歇罐式反应器、连续罐式反应器、间歇式炉、连续式炉、管式炉、旋转管式炉或其组合。

在一些实施方案中，沉积的涂层材料具有选自以下的物理特性：结晶、无定形、完全覆盖、部分覆盖、均匀、不均匀或其组合。

在一些实施方案中，以选自以下的排列方式将多个涂层任选地沉积在离子交换材料上：同心、拼凑或其组合。

在一些实施方案中，基质选自：聚合物、氧化物、磷酸盐或其组合。在一些实施方案中，结构支撑物选自：聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯、磺化聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚二乙烯基苯、聚丁二烯、磺化聚合物、羧化聚合物、Nafion、其共聚物及其组合。在一些实施方案中，结构支撑物选自：聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、磺化聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚二乙烯基苯、其共聚物或其组合。在一些实施方案中，结构支撑物选自：二氧化钛、二氧化锆、二氧化硅、其固溶体或其组合。在一些实施方案中，针对耐热、耐酸和/或其他耐化学性对基质材料进行选择。

在一些实施方案中，通过将离子交换颗粒、基质材料和填充材料一次混合在一起来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过首先混合离子交换颗粒和基质材料，然后与填充材料混合来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过首先混合离子交换颗粒和填充材料，然后与基质材料混合来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过首先混合基质材料和填充材料，然后与离子交换颗粒混合来形成多孔珠。

在一些实施方案中，通过将离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料与溶解一个或多个组分的溶剂混合来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过在混合器或球磨机中将离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料作为干粉混合来形成多孔珠。在一些实施方案中，通过在喷雾干燥器中混合离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料来形成多孔珠。

在一些实施方案中，基质材料是使用来自以下的溶剂溶解并与离子交换颗粒和/或填充材料混合的聚合物：N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮或其组合。在一些实施方案中，填充材料是使用来自以下的溶剂溶解并与离子交换颗粒和/或基质材料混合的盐：水、乙醇、异丙醇、丙酮或其组合。

在一些实施方案中，填充材料是盐，使用选自以下的溶液将其从珠子中溶出以形成孔：水、乙醇、异丙醇、表面活性剂混合物、酸、碱或其组合。在一些实施方案中，填充材料是在高温下热分解形成气体的材料，使得气体可以离开珠子以形成孔，其中气体选自：水蒸气、氧气、氮气、氯气、二氧化碳、氮氧化物、有机蒸气或其组合。

在一些实施方案中，使用机械压力机、压粒机、压片机、压丸机、旋转式压机或其组合，由干粉形成多孔离子交换珠。在一些实施方案中，通过将浆液滴入不同的液体溶液中，由溶剂浆液形成多孔离子交换珠。使用N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮或其组合的溶剂任选地形成溶剂浆液。使用水、乙醇、异丙醇、丙酮或其组合任选地形成不同的液体溶液。

在一些实施方案中，多孔离子交换珠为具有选自以下的平均直径的近似球形：小于10um、小于100um、小于1mm、小于1cm或小于10cm。在一些实施方案中，多孔离子交换珠为具有选自以下的平均直径的近似球形：小于200um、小于2mm或小于20mm。在某些实施方案中，多孔离子交换珠为具有在10um至2mm之间的平均直径的近似球形。

在一些实施方案中，多孔离子交换珠为具有小于1mm、小于2mm、小于4mm、小于8mm或小于20mm的直径并且具有小于1mm、小于2mm、小于4mm、小于8mm或小于20mm的高度的片剂形状。在某些实施方案中，多孔离子交换珠为具有在500um至10mm之间的直径的片剂形状。

在一些实施方案中，多孔离子交换珠嵌入支撑结构中，该支撑结构任选地是膜、螺旋卷式膜、中空纤维膜或网状物。在一些实施方案中，多孔离子交换珠嵌入在由聚合物、陶瓷或其组合组成的支撑结构上。在一些实施方案中，多孔离子交换珠直接装载到没有额外的支撑结构的离子交换柱中。

在一些实施方案中，液体资源天然选自：天然卤水、溶解盐滩、地热卤水、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。在一些实施方案中，液体资源天然选自：天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、合成卤水、地热卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。在一些实施方案中，液体资源在进入离子交换反应器之前任选地被预处理以去除悬浮的固体、碳氢化合物或有机分子。在一些实施方案中，液体资源任选地在来自其源头后没有任何预处理的情况下进入离子交换反应器。

在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于100,000ppm、小于10,000ppm、小于1,000ppm、小于100ppm、小于10ppm或其组合。在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于5,000ppm、小于500ppm、小于50ppm或其组合。

从液体资源中提取锂的设备

在本文所述的一个方面中，是一种用于从液体资源中提取锂的设备，其包含一个或多个容器，该一个或多个容器被独立配置为同时容纳在一个方向上移动的多孔离子交换珠，以及在净相反的方向上移动的交替的酸、卤水和任选其他溶液。

在本文中所述的一个方面中，存在一种用于从液体资源中提取锂的设备，其包含搅拌罐反应器、离子交换材料和用于提高搅拌罐反应器中的液体资源的pH的pH调节装置。

在本文中所述的一个方面中，是一种用于从液体资源中提取锂的设备，其包含搅拌罐反应器、离子交换材料、用于提高搅拌罐反应器中的液体资源的pH的pH调节装置以及用于将离子交换材料容纳在搅拌罐反应器中同时允许从搅拌罐反应器中去除液体资源、洗涤流体和酸溶液的隔室。

在一个实施方案中，一个或多个容器中的至少一个装有传送系统，该传送系统被适当地装备以使多孔离子交换珠向上移动并且同时允许酸、卤水和任选其他溶液的向下净流动。在一个实施方案中，传送系统包含具有孔洞的翅片。在一个实施方案中，其中翅片在固定到位的滑动表面上向上滑动。在一个实施方案中，翅片在固定到位的滑动表面上向上滑动。在一个实施方案中，所有的一个或多个容器均装有传送系统，该传送系统被适当地装备以使多孔离子交换珠向上移动并且同时允许酸、卤水和任选其他溶液的向下净流动。在一个实施方案中，有偶数个容器。在一个实施方案中，有奇数个容器。在一个实施方案中，该容器是柱。

在一些实施方案中，具有孔洞的结构用于使离子交换材料移动通过一个或多个容器。在一些实施方案中，该结构中的孔洞可以小于10微米、小于100微米、小于1,000微米或小于10,000微米。在一些实施方案中，该结构可以附于传送系统。在一些实施方案中，该结构可以包含多孔隔室、多孔隔板或其他多孔结构。在一些实施方案中，该结构可以含有固定或流化离子交换材料的床。在一些实施方案中，该结构可以含有离子交换材料，同时允许卤水、水溶液或酸溶液通过该结构。

在一个实施方案中，多孔离子交换珠包含可逆地交换锂和氢的离子交换颗粒以及结构基质材料，并具有孔网络。在一个实施方案中，液体资源包含天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、过滤卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

用于锂提取的pH调节方法

本文所述的发明的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：使液体资源流过上述系统的柱，以产生锂化离子交换材料；以及用酸溶液处理所得锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

本文所述的发明的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：使液体资源流过上述系统的多个柱以产生锂化离子交换材料；以及用酸溶液处理所得锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

本文所述的发明的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：使液体资源流过上述系统的罐，以产生锂化离子交换材料；以及用酸溶液处理所得锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

本文所述的发明的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：使液体资源流过上述系统的柱，以产生锂化离子交换材料；以及用酸溶液处理所得锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

在一些实施方案中，液体资源天然选自：天然卤水、溶解盐滩、地热卤水、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。在一些实施方案中，液体资源天然选自：天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、合成卤水、地热卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。在一些实施方案中，液体资源任选地在进入离子交换反应器之前被预处理以去除悬浮的固体、碳氢化合物或有机分子。在一些实施方案中，液体资源任选地在来自其源头后没有任何预处理的情况下进入离子交换反应器。

在一个实施方案中，液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于100,000ppm、小于10,000ppm、小于1,000ppm、小于100ppm、小于10ppm或其组合。在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于5,000ppm、小于500ppm、小于50ppm或其组合。

在一些实施方案中，用于从离子交换反应器回收锂的酸选自：盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合。在一些实施方案中，用于从多孔离子交换珠中回收锂的酸选自：盐酸、硫酸、硝酸或其组合。

在一个实施方案中，酸溶液包含盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合。

在一些实施方案中，用于从离子交换系统回收锂的酸的浓度选自：小于0.1M、小于1.0M、小于5M、小于10M或其组合。在一些实施方案中，用于从多孔离子交换珠回收锂的酸的浓度大于10M。

在一个实施方案中，在洗脱过程中使用具有不同浓度的酸。在一个实施方案中，首先添加较低浓度的酸以从离子交换材料洗脱锂，然后添加较高浓度的额外酸以将更多的锂洗脱至溶液中并增加洗脱液中锂的浓度。

在一些实施方案中，离子交换珠在选自以下的多个循环中重复进行离子交换反应同时保持足够的锂吸收容量：大于10个循环、大于30个循环、大于100个循环、大于300个循环或大于1,000个循环。在一些实施方案中，多孔离子交换珠在选自以下的多个循环中重复进行离子交换反应：大于50个循环、大于100个循环或大于200个循环。在一些实施方案中，足够的锂吸收容量任选地定义为选自以下的初始吸收容量百分比：大于95％、大于90％、大于80％、大于60％或大于20％。在一些实施方案中，足够的锂吸收容量任选地定义为诸如小于20％的初始吸收容量百分比。

在一些实施方案中，使用选自以下的方法将从离子交换反应器产生的浓锂溶液进一步处理成锂原料：溶剂萃取、离子交换、化学沉淀、电渗析、电解沉积、电解、用直接太阳能蒸发、用集中式太阳能蒸发、用由集中式太阳能加热的传热介质蒸发、用来自地热卤水的热蒸发、用来自燃烧的热蒸发、pH中和或其组合。在一些实施方案中，使用反渗透或膜技术浓缩从离子交换反应器产生的浓锂溶液。

在一些实施方案中，将从离子交换反应器产生的浓锂溶液进一步处理成锂化学品，该锂化学品选自：氯化锂、碳酸锂、氢氧化锂、金属锂、金属锂氧化物、金属锂磷酸盐、硫化锂或其组合。在一些实施方案中，将从多孔离子交换珠产生的浓锂溶液进一步处理成固态、液态、水合或无水的锂化学品。

在一些实施方案中，将使用离子交换反应器产生的锂化学品用于选自以下的工业应用：锂电池、金属合金、玻璃、油脂或其组合。在一些实施方案中，将使用包覆离子交换颗粒产生的锂化学品用于选自以下的应用：锂电池、锂离子电池、锂硫电池、锂固态电池及其组合。

在一些实施方案中，离子交换材料以锂化状态合成，其中亚晶格完全或部分被锂占据。在一些实施方案中，离子交换材料以水合状态合成，其中亚晶格完全或部分被氢占据。

在一些实施方案中，离子交换材料从液体资源中提取锂离子。在通过离子交换材料从液体资源中提取锂离子的过程中，液体资源的pH任选地降低。通过使用pH调节装置提高系统中液体资源的pH，将pH保持在适合离子交换材料吸收锂离子的范围内。在一个实施方案中，pH调节装置包括测量系统的pH并将系统的pH调节到用于锂提取的理想pH范围。在一个实施方案中，对于离子交换材料从卤水中吸收锂，卤水的理想pH范围任选地为6至9，优选pH范围任选地为4至9，并且可接受pH范围任选地为2至9。在一个实施方案中，pH调节装置包括测量系统的pH，其中系统的pH小于6、小于4或小于2，系统的pH调节为pH 2至9、pH 4至9或pH 6至9。

本文所述的另一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流入包含罐的系统中以产生锂化离子交换材料，其中罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变系统中液体资源的pH的pH调节装置；以及b)用酸溶液处理来自a)的锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。

在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之后，用水溶液洗涤富氢离子交换材料。在一些实施方案中，水溶液是水。

在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入洗涤系统。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，转移包含锂化离子交换材料的悬浮液。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入洗涤系统并用溶液洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入洗涤系统并用包含水的溶液洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入洗涤系统并用水溶液洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。

在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入汽提系统。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入汽提系统并汽提锂化离子交换材料。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入汽提系统，并从锂化离子交换材料中汽提挥发性组分。在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，使锂化离子交换材料流入汽提系统，并从锂化离子交换材料中汽提包含水的挥发性组分。

在一些实施方案中，pH调节装置包含pH测量设备和用于向罐中添加碱的入口。在一些实施方案中，pH测量设备是pH探针。在一些实施方案中，入口是管道。在一些实施方案中，入口是注入口。

在一些实施方案中，该方法还包括，在a)期间，使用pH调节装置测量液体资源的pH变化。在一些实施方案中，测量到的pH变化触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，pH变化到低于约2至约9的pH值会触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，pH变化到低于约2、约3、约4、约5、约6、约7、约8或约9的pH值会触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，pH变化到低于约2至约4、约3至约5、约4至约6、约5至约7、约6至约8或约7至约9的pH会触发碱的添加以维持锂吸收。在一些实施方案中，向液体资源添加碱以将液体资源的pH保持在约2-3、3-4、4-5、5-6、6-7、7-8或8-9的范围内。在一些实施方案中，向液体资源添加碱以将液体资源的pH保持在约4-5、5-6、6-7或7-8的范围内。在一些实施方案中，向液体资源添加碱以将液体资源的pH保持在约4.0-4.5、4.5-5.0、5.0-5.5、5.5-6.0、6.0-6.5、6.5-7.0、7.0-7.5或7.5-8.0的范围内。在一些实施方案中，液体资源的pH保持在目标范围内，该目标范围足够高以促进锂的吸收，并且足够低以避免从液体资源中沉淀金属盐。在一些实施方案中，液体资源的pH保持在约pH 8以下以避免Mg盐的沉淀。在一些实施方案中，为了避免金属盐沉淀，液体资源的pH保持在约pH 2以下、约pH 3以下、约pH 4以下、约pH5以下、约pH 6以下、约pH 7以下、约pH 8以下或约pH 9以下。在一些实施方案中，由于离子交换材料释放质子，液体资源的pH可能下降离开目标pH范围，而pH调节装置可以将液体资源的pH调节回目标pH范围内。在一些实施方案中，可以在液体资源进入系统之前将液体资源的pH调节到高于目标pH范围，然后从离子交换材料释放的质子可以将系统的pH降低到目标范围。在一些实施方案中，液体资源的pH可以控制在一定范围内，并且该范围可以随时间而改变。在一些实施方案中，可以将液体资源的pH控制在一定范围内，然后可以允许液体资源的pH下降。在一些实施方案中，可以将液体资源的pH控制在一定范围内，然后可以允许液体资源的pH下降以溶解胶体或固体。在一些实施方案中，可以在不测量pH的情况下向液体资源添加碱以中和质子。在一些实施方案中，可以在监测碱的体积或量的情况下向液体资源添加碱以中和质子。在一些实施方案中，可以测量液体资源的pH以监测离子交换材料的锂吸收。在一些实施方案中，可以监测液体资源的pH以确定何时将液体资源从离子交换材料分离。在一些实施方案中，可以测量液体资源的pH的变化率以监测锂吸收的速率。在一些实施方案中，可以测量液体资源的pH的变化率以确定何时将液体资源从离子交换材料分离。

在一些实施方案中，罐还包含多孔隔板。在一些实施方案中，多孔隔板是多孔聚合物隔板。在一些实施方案中，多孔隔板是网状物或膜。在一些实施方案中，多孔隔板是聚合物网状物或聚合物膜。在一些实施方案中，多孔隔板包含一层或多层网状物、膜或其他多孔结构。在一些实施方案中，多孔隔板包含提供结构支撑的一层或多层粗网状物和提供过滤的一层或多层细网状物和/或膜。在一些实施方案中，多孔隔板包含聚醚醚酮网状物、聚丙烯网状物、聚乙烯网状物、聚砜网状物、聚酯网状物、聚酰胺网状物、聚四氟乙烯网状物、乙烯四氟乙烯聚合物网状物、不锈钢网状物、包覆聚合物的不锈钢网状物、包覆陶瓷的不锈钢网状物或其组合，其中网状物是粗网状物、细网状物或其组合。在一些实施方案中，多孔聚合物隔板包含网状物，该网状物包含聚醚醚酮、聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚酯、聚酰胺、聚四氟乙烯或乙烯四氟乙烯聚合物中的两种或更多种的一种或多种共混物。在一些实施方案中，多孔隔板包含聚醚醚酮膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜、聚砜膜、聚酯膜、聚酰胺膜、聚四氟乙烯膜、乙烯四氟乙烯聚合物膜或其组合。

在一些实施方案中，该方法还包括，在a)之后，在锂化离子交换材料产生之后，通过多孔隔板排出液体资源。

在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之后，在富氢离子交换材料产生之后，通过多孔隔板排出包含锂离子的盐溶液。

在一些实施方案中，该方法还包括，在a)之后，使锂化离子交换材料流入另一个系统，该系统包含罐以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液，其中该另一个系统的罐还包含(i)一个或多个隔室，以及(ii)混合设备。

在一些实施方案中，该系统包含多个罐，并且多个罐中的每一个还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变系统的pH的pH调节装置。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流入包含罐的第一系统，其中第一系统的罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变第一系统中液体资源的pH的pH调节装置，以产生锂化离子交换材料；b)使a)的锂化离子交换材料流入包含罐的第二系统中，其中第二系统的罐还包含(i)一个或多个隔室，以及(ii)混合设备；以及c)用酸溶液处理来自b)的锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。

在一些实施方案中，该方法还包括，在a)之后，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。

在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之前，向锂化离子交换材料添加水溶液以形成流化的锂化离子交换材料。

在一些实施方案中，该方法还包括，在c)之后，用水溶液洗涤富氢离子交换材料。在一些实施方案中，水溶液是水。

在一些实施方案中，pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。在一些实施方案中，pH测量设备是pH探针。在一些实施方案中，入口是管道。在一些实施方案中，入口是注入口。

在一些实施方案中，该方法还包括，在a)期间，使用pH调节装置测量液体资源的pH变化。在一些实施方案中，pH变化触发碱的添加以维持锂吸收。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流入包含多个罐的第一系统中以产生锂化离子交换材料，其中第一系统中的多个罐中的每一个均与第一系统中的多个罐中的另外每一个均流体连通，并且第一系统中的多个罐中的每一个还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变第一系统中多个罐中的每一个的pH的pH调节装置；b)使锂化离子交换材料流入包含多个罐的第二系统中，其中第二系统中的多个罐中的每一个与第二系统中的多个罐中的另外每一个均流体连通，并且第二系统中的多个罐中的每一个还包含(i)一个或多个隔室，以及(ii)混合设备；以及c)在第二系统的多个罐中的至少一个中，用酸溶液处理来自b)的锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。

在一些实施方案中，该方法还包括，在c)之后，在第二系统的多个罐中的至少一个中，用水溶液洗涤富氢离子交换材料。

在一些实施方案中，该方法以间歇模式操作。在一些实施方案中，该方法以连续模式操作。在一些实施方案中，该方法以连续和间歇模式操作。在一些实施方案中，该方法以连续模式、间歇模式、半连续模式或其组合的模式操作。

在一些实施方案中，pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。在一些实施方案中，pH测量设备是pH探针。在一些实施方案中，入口是管道。在一些实施方案中，入口是注入口。

在一些实施方案中，该方法还包括，在a)期间，使用pH调节装置测量液体资源的pH变化。在一些实施方案中，pH变化触发碱的添加以维持锂吸收。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流入包含罐的第一系统，以产生锂化离子交换材料，其中该罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，以及(iii)混合设备；b)使来自a)的锂化离子交换材料流入包含罐的第二系统，其中该罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)酸溶液，以及(iii)混合设备；以及c)汽提锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。

在一些实施方案中，在b)之前，洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，用水溶液洗涤锂化离子交换材料。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)提供系统，该系统包含离子交换材料，包含一个或多个隔室的罐；和混合设备，其中(i)离子交换材料是基于氧化物的，并且用氢离子交换锂离子，并且(ii)混合设备能够使液体资源在包含一个或多个隔室的罐周围移动；b)使液体资源流入a)的系统，从而使液体资源与离子交换材料接触，其中离子交换材料用氢离子交换液体资源中的锂离子，以产生锂化离子交换材料；c)从b)的系统中去除液体资源；d)使酸溶液流入c)的系统，从而使酸溶液与锂化离子交换材料接触，其中锂化离子交换材料用锂离子交换酸溶液中的氢离子，以产生离子交换材料和包含来自锂化离子交换材料的锂离子的盐溶液；以及e)收集包含锂离子的盐溶液以供进一步处理。

在一些实施方案中，包含锂离子的盐溶液经历结晶。

一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使液体资源流过包含离子交换材料和多个柱的系统，其中多个柱被配置为沿着柱的长度输送离子交换材料，以产生锂化离子交换材料；以及b)用酸溶液处理来自a)的锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)提供包含离子交换材料和多个柱的系统，其中多个柱中的每一个均被配置为沿着柱的长度输送离子交换材料；b)使液体资源流过多个柱中的第一个以产生锂化离子交换材料；c)使来自b)的锂化离子交换材料流入多个柱中的第二个；以及d)用酸溶液处理来自c)的锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。

在一些实施方案中，该方法还包括，在b)之后，使锂化离子交换材料流入多个柱中的另一个并用水溶液洗涤锂化离子交换材料。在一些实施方案中，该方法还包括，在d)之后，使富氢离子交换材料流入多个柱中的另一个并用水溶液洗涤富氢离子交换材料。

本文所述的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)提供包含离子交换材料和多个柱的系统，其中多个柱中的每一个均被配置为沿着柱的长度输送离子交换材料；b)使液体资源流过多个柱中的第一个以产生锂化离子交换材料；c)使来自b)的锂化离子交换材料流入多个柱中的第二个；d)用水溶液洗涤来自c)的锂化离子交换材料；e)使来自d)的锂化离子交换材料流入多个柱中的第三个；以及f)用酸溶液处理来自e)的锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。

在一些实施方案中，该方法还包括：g)使富氢离子交换材料流入多个柱中的第四个；以及h)用水溶液洗涤富氢离子交换材料。在一些实施方案中，多个柱中的每一个均被配置为通过管道系统或内部传送系统输送离子交换材料。在一些实施方案中，多个柱中的每一个均被配置为通过管道系统输送离子交换材料。在一些实施方案中，多个柱中的每一个均被配置为通过内部传送系统输送离子交换材料。

在本文所述的方法的一些实施方案中，液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、来自溴提取过程的废卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。在本文所述的方法的一些实施方案中，液体资源是卤水。在本文所述的方法的一些实施方案中，液体资源包含天然卤水、合成卤水或天然卤水和合成卤水的混合物。在本文所述的方法的一些实施方案中，液体资源是天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、来自溴提取过程的废卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体或其组合。

在本文所述的方法的一些实施方案中，酸溶液包含盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合。在本文所述的方法的一些实施方案中，酸溶液包含盐酸、硫酸、磷酸、硝酸或其组合。在本文所述的方法的一些实施方案中，酸溶液包含盐酸、硫酸、磷酸或其组合。在本文所述的方法的一些实施方案中，酸溶液包含盐酸。在本文所述的方法的一些实施方案中，酸溶液包含硫酸。在本文所述的方法的一些实施方案中，酸溶液包含磷酸。

从液体资源中提取锂的方法

在本文所述的一方面中，是一种从液体资源中提取锂的方法，其包括在其中多孔离子交换材料与酸、卤水和任选其他溶液在净相反的方向上移动的配置中，用酸、卤水和任选其他溶液交替地处理多孔离子交换珠，从而从液体资源产生富锂溶液。在一个实施方案中，该方法包括：(a)在适于吸收氢以产生富氢珠子并释放锂以产生富锂溶液的条件下用酸处理多孔离子交换珠；(b)任选地，用水洗涤富氢珠子以产生基本上不含残留酸的富氢珠子；(c)在适于吸收锂以产生富锂珠子的条件下用液体资源处理富氢珠子；(d)任选地，用水洗涤富锂珠子以产生基本上不含液体资源的富锂珠子；以及(e)重复循环以从液体资源产生富锂溶液。

在本文所述的一方面中，是一种从液体资源中提取锂的方法，其包括在其中离子交换材料与酸、卤水和任选其他溶液在净相反的方向上移动的配置中，用酸、卤水和任选其他溶液交替地处理离子交换材料，从而从液体资源产生富锂溶液。在本文所述的一方面中，是一种从液体资源中提取锂的方法，其包括在其中离子交换材料与酸、液体资源和任选其他溶液在净相反的方向上移动的配置中，用酸、液体资源和任选其他溶液交替地处理离子交换材料，从而从液体资源产生富锂溶液。在本文所述的一方面中，是一种从液体资源中提取锂的方法，其包括在其中离子交换材料与酸、卤水和任选其他溶液在净相反的方向上移动的配置中，用酸、卤水和任选其他溶液交替地处理离子交换材料，从而从卤水产生富锂溶液。在一个实施方案中，该方法包括：(a)在适于吸收氢以产生富氢材料并释放锂以产生富锂溶液的条件下用酸处理离子交换材料；(b)任选地，用水洗涤富氢材料以产生基本上不含残留酸的富氢材料；(c)在适于吸收锂以产生富锂材料的条件下用液体资源处理富氢材料；(d)任选地，用水洗涤富锂珠子以产生基本上不含液体资源的富锂珠子；以及(e)重复循环以从液体资源产生富锂溶液。

在一个实施方案中，多孔离子交换珠包含可逆地交换锂和氢的离子交换颗粒和结构基质材料，并且具有孔网络。在一个实施方案中，液体资源包含天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、过滤卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

在本文的一些实施方案中，是一种从液体资源中提取锂的方法，其包括在其中多孔离子交换珠与酸、卤水和任选其他溶液在净相反的方向上移动的配置中，用酸、卤水和任选其他溶液交替地处理多孔离子交换珠，从而从液体资源产生富锂溶液，其中该方法包括：a)在适于吸收氢以产生富氢珠子并释放锂以产生富锂溶液的条件下用酸处理多孔离子交换珠；b)任选地，用水洗涤富氢珠子以产生基本上不含残留酸的富氢珠子；c)在适于吸收锂以产生富锂珠子的条件下用液体资源处理富氢珠子；d)任选地，用水洗涤富锂珠子以产生基本上不含液体资源的富锂珠子；以及e)重复循环以从液体资源产生富锂溶液。

在本文所述的一方面中，是一种从液体资源中提取锂的方法，其包括在从液体资源中提取锂离子的系统中用液体资源、洗涤流体和酸交替地处理离子交换颗粒，该系统包含：a.离子交换材料；b.搅拌罐反应器；以及c.pH调节装置，用于提高系统中液体资源的pH。

在本文所述的一方面中，是一种从液体资源中提取锂的方法，其包括在从液体资源中提取锂离子的系统中用液体资源、洗涤流体和酸溶液交替地处理离子交换颗粒，该系统包含：搅拌级反应器、离子交换材料、用于提高搅拌罐反应器中液体资源的pH的pH调节装置，以及用于将离子交换材料容纳在搅拌罐反应器中同时允许从搅拌罐反应器中去除液体资源、洗涤流体和酸溶液的隔室。

用于提取锂的pH调节方法

本文所述的发明的一个方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使离子交换材料与液体资源接触；以及b)在与离子交换材料接触之前、与离子交换材料接触期间、与离子交换材料接触之后以及它们组合的情况下，提高液体资源的pH。

本文所述的另一方面是一种从液体资源中提取锂离子的方法，其包括：a)使离子交换材料与液体资源接触；以及b)在与离子交换材料接触之前、与离子交换材料接触期间、与离子交换材料接触之后或它们组合的情况下，提高液体资源的pH。在所述方法的一些实施方案中，在使离子交换材料与液体资源接触之前提高液体资源的pH。在所述方法的一些实施方案中，在使离子交换材料与液体资源接触期间提高液体资源的pH。在所述方法的一些实施方案中，在使离子交换材料与液体资源接触之后提高液体资源的pH。在所述方法的一些实施方案中，在使离子交换材料与液体资源接触之前和期间提高液体资源的pH。在所述方法的一些实施方案中，在使离子交换材料与液体资源接触之前和之后提高液体资源的pH。在所述方法的一些实施方案中，在使离子交换材料与液体资源接触期间和之后提高液体资源的pH。在所述方法的一些实施方案中，在使离子交换材料与液体资源接触之前、期间和之后提高液体资源的pH。

本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中将离子交换材料装载在柱中。在一个实施方案中，该方法还包括：a)将液体资源装载在一个或多个液体资源罐中；b)将柱连接到一个或多个液体资源罐；以及c)使液体资源从一个或多个液体资源罐通过柱，其中液体资源的通过至少发生一次。在一个实施方案中，该方法还包括在一个或多个pH提高罐中提高液体资源的pH。在一个实施方案中，该方法还包括在一个或多个沉降罐中沉降沉淀物。在一个实施方案中，该方法还包括在液体资源通过柱循环之前或之后将液体资源储存在一个或多个储存罐中。

本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中该方法还包括：a)将液体资源装载在一个或多个液体资源罐中；b)将柱连接到一个或多个液体资源罐；c)使液体资源从一个或多个液体资源罐通过柱，其中液体资源的通过至少发生一次；d)在一个或多个pH提高罐中提高从c)产生的液体的pH；e)在一个或多个沉降罐中沉降从d)产生的液体的沉淀物；以及f)在一个或多个储存罐中储存从e)产生的液体。

本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中将离子交换材料装载在多个柱中。在一个实施方案中，多个罐连接到多个柱，其中多个罐中的每个罐立即连接到多个柱中的一个。在一个实施方案中，多个柱中的两个或更多个形成至少一个回路。在一个实施方案中，至少一个回路选自液体资源回路、水洗涤回路和酸溶液回路。在一个实施方案中，液体资源的pH在连接到液体资源回路中的多个柱的多个罐中提高。在一个实施方案中，液体资源回路包括连接到多个罐的多个柱，其中多个罐中的每个罐立即连接到多个柱中的一个。

本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中该方法还包括：a)使液体资源通过液体资源回路中的多个柱；b)使酸溶液通过酸溶液回路中的多个柱一次或多次；以及c)使水通过水洗涤回路中的多个柱。在一个实施方案中，该方法还包括在液体资源回路、水洗涤回路和酸溶液回路之间切换多个柱，使得：a)液体资源回路中的多个柱中的至少一个成为水洗涤回路中的多个柱中的至少一个和/或酸溶液回路中的多个柱中的至少一个；b)水洗涤回路中的多个柱中的至少一个成为酸溶液回路中的多个柱中的至少一个和/或液体资源回路中的多个柱中的至少一个；和/或c)酸溶液回路中的多个柱中的至少一个成为液体资源回路中的多个柱中的至少一个和/或水洗涤回路中的多个柱中的至少一个。

本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中将离子交换材料装载在罐中的一个或多个隔室中。在一个实施方案中，该方法还包括使液体资源流过罐中的一个或多个隔室。在一个实施方案中，罐包含注入口。在一个实施方案中，该方法还包括在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后以及它们组合的情况下，使用注入口来提高液体资源的pH。

在一些实施方案中，该方法还包括在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后或它们组合的情况下，使用注入口来提高液体资源的pH。

本文所述的发明的一个方面是一种方法，其中柱还包含多个注入口。在一个实施方案中，该方法还包括在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后以及它们组合的情况下，使用多个注入口来提高液体资源的pH。

在一些实施方案中，该方法还包括在与离子交换材料接触之前、在与离子交换材料接触期间、在与离子交换材料接触之后或它们组合的情况下，使用多个注入口来提高液体资源的pH。

在一个实施方案中，离子交换材料包含多个离子交换颗粒。在一个实施方案中，离子交换材料中的多个离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换材料。在一个实施方案中，多孔离子交换材料包含孔网络，孔网络允许液体快速地从多孔离子交换材料的表面移动到多个离子交换颗粒。在一个实施方案中，离子交换材料是多孔离子交换珠的形式。

在一个实施方案中，离子交换材料从液体资源中提取锂离子。在通过离子交换材料从液体资源中提取锂离子的过程中，液体资源的pH任选地降低。提高系统中液体资源的pH将pH保持在适合离子交换材料吸收锂离子的范围内。在一个实施方案中，提高pH包括测量系统的pH并将系统的pH调节到锂提取的理想pH范围。在一个实施方案中，对于从卤水中吸收锂的离子交换材料，卤水的理想pH范围任选地为6至9，优选pH范围任选地为4至9，并且可接受的pH范围任选地为2至9。在一个实施方案中，提高pH包括测量系统的pH，其中系统的pH小于6、小于4或小于2，系统的pH调节为pH 2至9、pH 4至9或pH6至9。

提取锂的连续方法

锂是电池和其他技术的基本元素。锂存在于多种液体资源中，包括天然和合成卤水以及来自矿物、粘土和回收产品的浸出液。可使用基于无机离子交换材料的离子交换过程从这些液体资源中提取锂。这些无机离子交换材料在释放氢的同时从液体资源吸收锂，然后在吸收氢的同时在酸中洗脱锂。可重复离子交换过程以从液体资源中提取锂并产生浓锂溶液。该浓锂溶液可进一步加工成电池工业或其他工业的化学品。

离子交换材料可以形成珠子并且珠子可以装载在离子交换柱中以进行锂提取。在具有固定床的离子交换柱中，柱一端的珠子很快接近饱和，而柱另一端的珠子则从不会接近饱和。这种饱和可以是卤水流时的锂或酸流时的氢。当固定床顶部的珠子饱和时，它必须保持原位，直到整个柱充分饱和。当珠子在接近饱和后仍保持原位时，它不能对柱贡献大量的吸收能力。在这种情况下，珠子在离子交换柱中使用是低效的，因为饱和珠子必须在下一步处理之前等待额外的时间。此外，由于这段等待时间，珠子暴露在较长的酸和卤水溶液中，加速了它们的溶解和降解。

本发明是一种使用具有离子交换珠移动床的柱提取锂的连续方法。在此方法中可以使用多个柱。在一个柱中，将酸泵送过柱，并将珠子以与酸相反方向移动过柱。在该酸流动过程中，珠子吸收酸中的氢，同时释放锂。任选地，在另一个柱中，用水洗涤珠子以去除残留酸。在另一个柱中，将卤水泵送过柱，并将珠子以与卤水相反方向移动过柱。在该卤水流动过程中，珠子吸收卤水中的锂，同时释放氢。可以在卤水流过柱之前、期间或之后，通过添加碱来中和氢。任选地，在另一个柱中，用水洗涤珠子以去除残留卤水。然后，珠子返回到酸柱，并重复循环。图9示出了具有离子交换珠移动床的连续柱。图10示出了连续柱的组装件，包括用于卤水流和酸流的两种离子交换柱。图11示出了连续柱的组装件，包括用于卤水流和酸流的两种离子交换柱，以及用于洗涤残留卤水和酸的两种水洗涤柱。图12示出了柱组装件，其中各个柱可以以不同的保留时间和柱高度处理液体溶液和珠子的各种流速。

离子交换材料通常是小颗粒，该小颗粒一起组成细粉。需要较小的粒径以使锂向离子交换颗粒核中必须行进的扩散距离最小化。在一些情况下，如2016年11月14日提交的题为“Lithium Extraction with Coated Ion Exchange Particles”的共同未决的美国临时申请62/421,934(通过引用整体并入)中所公开的，这些颗粒可包覆有保护性表面涂层，以最大程度地减少离子交换材料的溶解，同时允许锂和氢进出颗粒的有效转移。

使用无机离子交换颗粒提取锂的一个主要挑战是颗粒装载到离子交换柱中的方式使得卤水和酸可有效地泵送过柱，同时使堵塞最小化。材料可以形成珠子，并且珠子可以装载在柱中。这种珠子装载在珠子之间形成空隙空间，并且这些空隙空间促进泵送过柱。珠子将离子交换颗粒固定到位，并防止颗粒在整个柱中自由移动。当材料形成珠子时，卤水和酸溶液向珠子中的渗透可能变得缓慢且具有挑战性。酸和卤水溶液向珠子中的缓慢对流和扩散减慢了锂吸收和释放的动力学。这种缓慢的动力学可能给柱操作带来问题。缓慢的动力学可能需要缓慢的通过柱的速率。缓慢的动力学还可能导致卤水中锂的回收率低，并且酸洗脱锂的效率低。

在一些实施方案中，离子交换珠是具有孔网络的多孔离子交换珠，孔网络有助于将泵送通过离子交换柱的溶液输送入珠子中。可以策略性地控制孔网络，以便为卤水和酸溶液渗透到珠子中以及锂和氢传递到离子交换颗粒中提供快速和分布式的通道。图15显示了多孔离子交换珠的一个实例。

在一些实施方案中，离子交换珠是通过将离子交换颗粒、基质材料和填充材料混合而形成的。将这些组分混合并形成珠子。然后，将填充材料从珠子中去除，从而留下孔。填充材料分散在珠子中的方式使得留下使锂和氢的输送具有快速动力学的孔结构。这种方法可能涉及多种离子交换材料、多种聚合物材料和多种填充材料。

使用无机离子交换材料提取锂的另一个主要挑战是材料的溶解和降解，特别是在酸中的锂洗脱期间，以及在液体资源中的锂吸收期间。为了从离子交换过程产生浓锂溶液，最好使用浓酸溶液来洗脱锂。然而，浓酸溶液溶解并降解无机离子交换材料，这降低了材料的性能和寿命。因此，多孔离子交换珠可含有用于锂提取的包覆离子交换颗粒，其由离子交换材料和保护颗粒表面的涂层材料组成。涂层保护离子交换材料在酸中锂洗脱期间、在从液体资源吸收锂期间以及在离子交换过程的其他方面期间免于溶解和降解。这种包覆颗粒使得在离子交换过程中使用浓酸来产生浓锂溶液。

在本文所述的一方面，选择离子交换材料以具有高的锂吸收容量，相对于钠和镁等其他离子对液体资源中的锂具有高选择性，在包括具有低浓度锂的液体资源在内的液体资源中具有强锂吸收，便于用少量过量酸来洗脱锂，以及离子扩散迅速。在本文所述的一方面，选择涂层材料来保护颗粒在酸中锂回收期间以及在各种液体资源中锂吸收期间免受溶解和化学降解。在一些实施方案中，还可以选择涂层材料以有利于以下一个或多个目标：锂和氢在颗粒和液体资源之间的扩散，使得颗粒粘附到结构支撑物，以及抑制颗粒的结构和机械降解。

在一些实施方案中，连续离子交换柱可以在顶部装载珠子，然后从顶部到底部移动通过离子交换。在一些实施方案中，连续离子交换柱可以在底部装载珠子，然后从底部到顶部移动通过离子交换。在一些实施方案中，连续离子交换柱可通过使用管道或传送系统在柱底部装载珠子，该管道或传送系统在底部被溶液淹没，但向上延伸至超过离子交换柱中溶液高度的高度。这种管道或传送系统允许将珠子送入离子交换柱的底部，在该底部将其浸入液体溶液中，同时避免液体溶液从柱中泄漏。在一些实施方案中，珠子是离子交换颗粒、具有涂层的离子交换颗粒、不具有涂层的离子交换颗粒、嵌入多孔基质中的离子交换颗粒或其组合。在一些实施方案中，连续离子交换柱在柱的顶部或底部装载离子交换材料，并且从柱的底部或顶部去除该材料。在一些实施方案中，连续离子交换柱在柱的顶部装载离子交换材料，并且从柱的底部去除离子交换材料。在一些实施方案中，连续离子交换柱在柱的底部装载离子交换材料，并且从柱的顶部去除离子交换材料。

在一些实施方案中，连续柱使用内部传送系统将珠子从底部移动到顶部或从顶部移动到底部。在一些实施方案中，连续柱使用螺旋机构将珠子从底部移动到顶部或从顶部移动到底部。在一些实施方案中，连续柱使用螺旋机构，该螺旋机构在给珠子向上施压的同时在珠子下面滑动。在一些实施方案中，连续柱使用螺旋机构，该螺旋机构利用螺旋上的摩擦力或形成凸缘、凹口、阶梯、襟翼、支撑物或翅片的结构，使珠子旋转向上。这些结构可以是刚性的或柔性的，并且可以由金属、塑料或陶瓷材料制成。选择用于酸柱的材料是耐酸的。在一些实施方案中，使用重力将离子交换材料从顶部到底部移动过柱。在一些实施方案中，液体向上流过柱，而离子交换材料在柱中向下移动或通过重力悬浮在柱中。在一些实施方案中，控制液体向上泵送过柱的速率以使离子交换材料悬浮在柱中。在一些实施方案中，柱中的离子交换材料由颗粒、未包覆颗粒、包覆颗粒、多孔材料、多孔珠或包含结构基质的多孔珠组成。在一些实施方案中，使用管道、传送带、料斗、容置器、漏斗、升降机或其组合将离子交换材料从一个柱输送到另一个柱。在一些实施方案中，柱可以呈圆柱形、圆锥形、矩形、金字塔形、非圆柱形或其组合。

在一些实施方案中，连续柱是垂直定向的空心圆柱体，其中液体溶液和珠子在相反的方向上垂直流动。在一些实施方案中，连续柱水平定向，其中液体溶液和珠子在相反的方向上水平流动。在一些实施方案中，连续柱通过阶梯式传送系统斜向上定向。在一些实施方案中，液体溶液和珠子有时可沿相同方向流过柱。

在一些实施方案中，每个柱都是传送系统，其可能不是圆柱形或完全封闭的。在一些实施方案中，柱是滚梯系统，其中珠子向上输送，而液体溶液向下流过珠子。滚梯具有带翅片的传送带。翅片上有孔洞，以允许卤水向下流过翅片。翅片向上移动，将珠子从底部移动到顶部。图13示出了翅片附于移动传送带的这种滚梯系统。

在一些实施方案中，每个柱都是非圆柱形滚梯系统，其中翅片在固定到位的光滑滑动面上向上移动。翅片并非附于滑动面，而是附于单独的传送系统。这些翅片有孔洞，以允许液体溶液向下流动，并且翅片将珠子从传送系统的底部向顶部移动。这使得珠子通过液体流而饱和，然后在传送系统的顶部去除。图14示出了具有固定的滑动面和单独安装的翅片的这种滚梯系统。

在一些实施方案中，翅片上的孔洞可以小于0.5mm、小于1mm、小于2mm、小于4mm、小于8mm、小于16mm或小于32mm。在一些实施方案中，连续过程可以针对卤水、酸和其他液体流使用以不同速度移动的传送系统。在一些实施方案中，连续过程可以针对卤水、酸或其他液体溶液流使用具有不同大小翅片的传送系统。

当在离子交换柱中使用多孔离子交换珠时，将含有锂的液体资源泵送通过离子交换柱，使得离子交换颗粒从液体资源中吸收锂同时释放氢。在珠子吸收锂后，将酸溶液泵送通过柱，使得颗粒在吸收氢的同时将锂释放到酸溶液中。柱可以以同流模式操作，其中液体资源和酸溶液以相同方向交替地流过柱，或者柱可以以逆流模式操作，其中液体资源和酸溶液以相反方向交替地流过柱。在液体资源和酸溶液的流动之间，可以用水或其他溶液处理或洗涤柱，以用于诸如调节柱中pH或去除潜在污染物的目的。珠子可以形成固定床或移动床，并且移动床可以逆流移动到卤水和酸流。珠子可以在多个带有移动床的柱之间移动，其中不同的柱用于卤水、酸、水或其他流动。在液体资源流过柱之前或之后，可以使用NaOH或其他化学品调节液体的pH，以促进离子交换反应以及废液体资源的处理或处置。在液体资源流过柱之前或之后，可以使液体资源经受其他过程，包括其他离子交换过程、溶剂萃取、蒸发、化学处理或沉淀以去除锂、去除其他化学物质或以其他方式处理卤水。

当用酸处理离子交换颗粒时，产生锂溶液。可以进一步处理该锂溶液以产生锂化学品。这些锂化学品可以提供用于工业应用。

在一些实施方案中，离子交换材料选自：氧化物、磷酸盐、氟氧化物、氟磷酸盐或其组合。在一些实施方案中，离子交换材料选自：Li₄Mn₅O₁₂、Li₄Ti₅O₁₂、Li₂MO₃(M＝Ti、Mn、Sn)、LiMn₂O₄、Li_1.6Mn_1.6O₄、LiMO₂(M＝Al、Cu、Ti)、Li₄TiO₄、Li₇Ti₁₁O₂₄、Li₃VO₄、Li₂Si₃O₇、LiFePO₄、LiMnPO₄、Li₂CuP₂O₇、Al(OH)₃、LiCl.xAl(OH)₃.yH₂O、SnO₂.xSb₂O₅.yH₂O、TiO₂.xSb₂O₅.yH₂O、其固溶体或其组合。在一些实施方案中，离子交换材料选自：Li₄Mn₅O₁₂、Li₄Ti₅O₁₂、Li_1.6Mn_1.6O₄、Li₂MO₃(M＝Ti、Mn、Sn)、LiFePO₄、其固溶体或其组合。

在一些实施方案中，用于保护离子交换材料表面的涂层材料选自：碳化物、氮化物、氧化物、磷酸盐、氟化物、聚合物、碳、碳质材料或其组合。在一些实施方案中，涂层材料选自：TiO₂、ZrO₂、MoO₂、SnO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、SiO₂、Li₂TiO₃、Li₂ZrO₃、Li₂SiO₃、Li₂MnO₃、Li₂MoO₃、LiNbO₃、LiTaO₃、AlPO₄、LaPO₄、ZrP₂O₇、MoP₂O₇、Mo₂P₃O₁₂、BaSO₄、AlF₃、SiC、TiC、ZrC、Si₃N₄、ZrN、BN、碳、石墨碳、无定形碳、硬碳、类金刚石碳、其固溶体或其组合。在一些实施方案中，涂层材料选自：TiO₂、ZrO₂、MoO₂、SiO₂、Li₂TiO₃、Li₂ZrO₃、Li₂SiO₃、Li₂MnO₃、LiNbO₃、AlF₃、SiC、Si₃N₄、石墨碳、无定形碳、类金刚石碳或其组合。

在一些实施方案中，离子交换颗粒的平均直径可选自：小于10nm、小于100nm、小于1,000nm、小于10,000nm或小于100,000nm。在一些实施方案中，离子交换颗粒的平均大小可选自：小于200nm、小于2,000nm或小于20,000nm。

在一些实施方案中，离子交换颗粒可以是由可具有选自以下的平均直径的较小初级颗粒组成的次级颗粒：小于10nm、小于100nm、小于1,000nm或小于10,000nm。

在一些实施方案中，离子交换颗粒具有选自以下的厚度的涂层材料：小于1nm、小于10nm、小于100nm或小于1,000nm。在一些实施方案中，涂层材料具有选自以下的厚度：小于1nm、小于10nm或小于100nm。

在一些实施方案中，离子交换材料和涂层材料可形成一个或多个浓度梯度，其中颗粒的化学组成在两种或更多种组成之间。在一些实施方案中，离子交换材料和涂层材料可形成浓度梯度，该梯度在选自以下的厚度上延伸：小于1nm、小于10nm、小于100nm、小于1,000nm、小于10,000nm或小于100,000nm。

在一些实施方案中，离子交换材料通过选自以下的方法合成：水热、溶剂热、溶胶-凝胶、固态、熔盐通量、离子交换、微波、球磨、沉淀或气相沉积。在一些实施方案中，离子交换材料通过选自以下的方法合成：水热、固态或微波。

在一些实施方案中，涂层材料通过选自以下的方法沉积：化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、水热、溶剂热、溶胶-凝胶、固态、熔盐通量、离子交换、微波、湿浸渍、沉淀、滴定、老化、球磨或其组合。在一些实施方案中，涂层材料通过选自以下的方法沉积：化学气相沉积、水热、滴定、溶剂热、湿浸渍、溶胶-凝胶、沉淀、微波或其组合。

在一些实施方案中，沉积具有选自以下的物理特性的涂层材料：结晶、无定形、完全覆盖、部分覆盖、均匀、不均匀或其组合。

在一些实施方案中，多个涂层可以以选自以下的排列方式沉积在离子交换材料上：同心、拼凑或其组合。

在一些实施方案中，基质选自：聚合物、氧化物、磷酸盐或其组合。在一些实施方案中，结构支撑物选自：聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、聚四氟乙烯、磺化聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚二乙烯基苯、聚丁二烯、磺化聚合物、羧基化聚合物、Nafion、其共聚物及其组合。在一些实施方案中，结构支撑物选自：聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、磺化聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚二乙烯基苯、其共聚物或其组合。在一些实施方案中、结构支撑物选自：二氧化钛、二氧化锆、二氧化硅、其固溶体或其组合。在一些实施方案中，针对耐热、耐酸和/或其他耐化学性对基质材料进行选择。

在一些实施方案中，通过将离子交换颗粒、基质材料和填充材料一次性混合在一起形成多孔珠。在一些实施方案中，多孔珠是通过首先混合离子交换颗粒和基质材料，然后与填充材料混合而形成的。在一些实施方案中，多孔珠是通过首先混合离子交换颗粒和填充材料，然后与基质材料混合而形成的。在一些实施方案中，多孔珠是通过首先混合基质材料和填充材料，然后与离子交换颗粒混合而形成的。

在一些实施方案中，多孔珠是通过将离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料与溶解一个或多个组分的溶剂混合而形成的。在一些实施方案中，多孔珠是通过在混合器或球磨机中将离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料作为干粉混合而形成的。在一些实施方案中，多孔珠是通过在喷雾干燥器中混合离子交换颗粒、基质材料和/或填充材料而形成的。

在一些实施方案中，基质材料是使用选自以下的溶剂溶解并与离子交换颗粒和/或填充材料混合的聚合物：N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮或其组合。在一些实施方案中，填充材料是使用选自以下的溶剂溶解并与离子交换颗粒和/或基质材料混合的盐：水、乙醇、异丙醇、丙酮或其组合。

在一些实施方案中，填充材料是盐，使用选自以下的溶液将其从珠子中溶出以形成孔：水、乙醇、异丙醇、表面活性剂混合物、酸、碱或其组合。在一些实施方案中，填充材料是在高温下热分解形成气体的材料，使得气体可以离开珠子以形成孔，其中气体选自：水蒸气、氧气、氮气、氯气、二氧化碳、氮氧化物、有机蒸气或其组合。

在一些实施方案中，使用机械压力机、压粒机、压片机、压丸机、旋转式压机或其组合，由干粉形成多孔离子交换珠。在一些实施方案中，通过将浆液滴入不同的液体溶液中，由溶剂浆液形成多孔离子交换珠。可以使用N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲亚砜、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、甲基乙基酮或其组合的溶剂形成溶剂浆液。不同的液体溶液可使用水、乙醇、异丙醇、丙酮或其组合形成。

在一些实施方案中，多孔离子交换珠是近似球形的，其平均直径选自：小于10um、小于100um、小于1mm、小于1cm或小于10cm。在一些实施方案中，多孔离子交换珠是近似球形的，其平均直径选自：小于200um、小于2mm或小于20mm。

在一些实施方案中，多孔离子交换珠为直径小于1mm、小于2mm、小于4mm、小于8mm或小于20mm且高度小于1mm、小于2mm、小于4mm、小于8mm或小于20mm的片剂形状。

在一些实施方案中，将多孔离子交换珠嵌入支撑结构中，该支撑结构可以是膜、螺旋卷式膜、中空纤维膜或网状物。在一些实施方案中，将多孔离子交换珠嵌在由聚合物、陶瓷或其组合组成的支撑结构上。在一些实施方案中，将多孔离子交换珠直接装载到没有额外的支撑结构的离子交换柱中。

在一些实施方案中，液体资源选自：天然卤水、溶解盐滩、地热卤水、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。在一些实施方案中，液体资源选自：天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、合成卤水、地热卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于100,000ppm、小于10,000ppm、小于1,000ppm、小于100ppm、小于10ppm或其组合。在一些实施方案中，选择具有选自以下的锂浓度的液体资源：小于5,000ppm、小于500ppm、小于50ppm或其组合。

在一些实施方案中，用于从多孔离子交换珠中回收锂的酸选自：盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合。在一些实施方案中，用于从多孔离子交换珠中回收锂的酸选自：盐酸、硫酸、硝酸或其组合。

在一些实施方案中，用于从多孔离子交换珠中回收锂的酸具有的浓度选自：小于0.1M、小于1.0M、小于5M、小于10M或其组合。

在一些实施方案中，多孔离子交换珠在选自以下的多个循环中重复进行离子交换反应：大于10个循环、大于30个循环、大于100个循环、大于300个循环或大于1,000个循环。在一些实施方案中，多孔离子交换珠在选自以下的多个循环中重复进行离子交换反应：大于50个循环、大于100个循环或大于200个循环。

在一些实施方案中，使用选自以下的方法将从多孔离子交换珠产生的浓锂溶液进一步处理成锂原料：溶剂萃取、离子交换、化学沉淀、电渗析、电解沉积、用直接太阳能蒸发、用集中式太阳能蒸发、用由集中式太阳能加热的传热介质蒸发、用来自地热卤水的热蒸发、用来自燃烧的热蒸发或其组合。

在一些实施方案中，从多孔离子交换珠产生的浓锂溶液进一步处理成锂化学品，锂化学品选自：氯化锂、碳酸锂、氢氧化锂、金属锂、金属锂氧化物、金属锂磷酸盐、硫化锂或其组合。在一些实施方案中，将从多孔离子交换珠产生的浓锂溶液进一步处理成固态、液态、水合或无水的锂化学品。

在一些实施方案中，使用多孔离子交换珠产生的锂化学品用于选自以下的工业应用：锂电池、金属合金、玻璃、油脂或其组合。在一些实施方案中，使用包覆离子交换颗粒产生的锂化学品用于选自以下的应用：锂电池、锂离子电池、锂硫电池、锂固态电池及其组合。

在一些实施方案中，离子交换材料以锂化状态合成，其中亚晶格完全或部分被锂占据。在一些实施方案中，离子交换材料以水合状态合成，其中亚晶格完全或部分被氢占据。

实施例

实施例1：使用包覆离子交换颗粒提取锂

使用包覆离子交换颗粒从卤水中提取锂。卤水是含有50,000ppm Na和1,000ppmLi的水溶液。包覆离子交换颗粒由离子交换材料和涂层材料组成。离子交换材料为Li₄Mn₅O₁₂，并且涂层材料为ZrO₂。该颗粒由98wt.％活性材料和2wt.％涂层组成。该颗粒的平均直径为1.0μm，并且涂层厚度为大约2nm。

通过首先合成Li₄Mn₅O₁₂，然后将涂层沉积在Li₄Mn₅O₁₂的表面上来产生颗粒。用盐酸处理颗粒，以在溶液中产生LiCl。在酸处理过程中，颗粒吸收氢同时释放锂。Li₄Mn₅O₁₂活性材料被转化为具有富氢组成的水合状态。ZrO₂涂层允许将氢和锂分别扩散到活性材料以及从活性材料扩散，同时提供限制锰和氧从活性材料溶解的保护屏障。收集溶液用于元素分析，以测量锂产率。

在酸处理后，用卤水处理水合颗粒，其中颗粒吸收锂同时释放氢。颗粒由水合状态转化为具有富锂组分的锂化状态。收集溶液用于元素分析，以测量锂吸收。

然后，如前所述，用酸再次处理锂化材料，以在溶液中产生锂。重复水合和锂化的循环，以从卤水中提取锂，并产生LiCl溶液。由于涂层提供了保护屏障，因此活性材料在酸中的溶解和降解受到限制。通过搅拌后酸溶液的元素分析来测量活性材料的溶解。

实施例2：使用装载有包含包覆离子交换颗粒的珠子的离子交换柱提取锂

使用装载有含有包覆离子交换颗粒的珠子的离子交换柱从卤水中提取锂。卤水是天然卤水，其含有大约500ppm Li、50,000ppm Na和包括K、Mg、Ca和硫酸盐在内的其他化学物质。该珠子由10wt.％聚偏二氟乙烯(PVDF)基质和90wt.％包覆离子交换颗粒组成。包覆离子交换颗粒由活性材料和保护性表面涂层组成。活性材料为Li₄Mn₅O₁₂，并且涂层为ZrO₂。该颗粒由98wt.％活性材料和2wt.％涂层组成。该颗粒的平均直径为1.0μm，并且涂层厚度为大约2nm。

通过首先合成Li₄Mn₅O₁₂，然后将涂层沉积在Li₄Mn₅O₁₂的表面上来产生颗粒。通过将PVDF溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)中形成溶液来产生珠子。然后将该溶液与包覆离子交换颗粒混合，以形成浆液。将浆液滴入去离子水中，以形成珠子。该珠子的平均直径为2mm，并且孔隙度为35％。

离子交换柱的长度为2m并且直径为50cm。该柱装载有珠子。将10M盐酸泵入柱底部，以从柱顶部洗脱出LiCl溶液。颗粒吸收氢同时释放锂，以产生LiCl。Li₄Mn₅O₁₂活性材料被转化为具有富氢组成Li_4-xH_xMn₅O₁₂的水合状态。使用pH测量和元素分析来监测来自柱的锂回收。锂回收后，用水冲洗柱。

酸处理后，将卤水通过柱向下泵送。颗粒吸收锂同时释放氢。水合材料被转化为具有富锂组成Li_4-xH_xMn₅O₁₂的锂化状态。使用pH测量和元素分析监测柱中离子交换珠的锂吸收。使用NaOH将离开柱的卤水调节至中性pH然后重新注入卤水储器中。锂吸收后，用水冲洗柱。

通过重复前述的酸和卤水交替泵送的步骤来操作柱。该柱操作的作用是从卤水中提取锂，并产生浓LiCl溶液。在柱操作过程中，由于表面涂层提供保护屏障，因此离子交换颗粒被保护免于溶解和降解。

将从柱操作产生的LiCl溶液加工成包括Li₂CO₃、LiOH和Li金属在内的锂原料。这些锂原料被销售以用于电池、合金和其他产品。

实施例3：使用带有混合罐、沉降罐和再循环罐的再循环间歇系统提取锂

使用再循环间歇系统(图1)从卤水中提取锂，该再循环间歇系统包含离子交换柱(101)、用于碱的混合罐(102)、用于碱性沉淀物的沉降罐(103)、卤水再循环罐(104)和酸再循环罐(105)。卤水是含有约100ppm Li、40,000ppm Na、30,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物水溶液。离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床(图8)。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有ZrO₂涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成的包覆离子交换颗粒(图7)。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。

离子交换柱的高为50cm并且直径为1.3cm。将200mL的1.0M盐酸装载在酸再循环罐中。酸以每分钟10mL的流速泵过离子交换柱。酸溶液流过离子交换柱，在其中酸中的质子进入离子交换珠，并交换锂。锂因此从珠子中释放出来，并进入酸溶液。酸溶液流回酸再循环罐，并通过柱再循环6小时的时段。在该6小时时段后，酸溶液转化为氯化锂溶液，其中剩余一些盐酸。将剩余一些盐酸的氯化锂溶液从系统中取出，并进一步加工以产生碳酸锂粉末。

将500mL水装载在酸再循环罐中。水以每分钟20mL的流速泵过离子交换柱，以从柱中洗去残留的酸。水流过离子交换柱，然后流回酸再循环罐，然后通过离子交换柱再循环。在水洗涤2小时后，将水从酸再循环罐中去除，使水的pH变中性，并丢弃水。

将10升卤水装载在卤水再循环罐中。卤水以每分钟40mL的流速泵过离子交换柱。当卤水流过柱时，离子交换珠吸收卤水中的锂，同时释放质子。酸化卤水从离子交换柱流出并流入混合罐，在混合罐中，从碱水溶液罐(106)注入NaOH碱水溶液，以将卤水的pH调节到约7.5。混合罐将碱混入卤水中。卤水从混合罐流入沉降罐，其中Mg(OH)₂沉淀物任选地沉降到底部。形成水性浆液的Mg(OH)₂沉淀物从沉降罐底部泵出，重新注入混合罐。监测进入和离开混合罐的卤水的pH，以控制注入混合罐的碱的速率。卤水离开沉降罐并进入卤水再循环罐。然后，卤水被再循环回离子交换柱。36小时后，离子交换珠吸收锂的速率减慢，停止通过系统的泵送，并将废卤水从系统中排出并丢弃。然后，如前所述，再次用500mL水洗涤系统。然后，如前所述，用酸对系统进行洗脱以回收锂浓缩物。

重复这些系统操作以从卤水中提取锂并产生氯化锂浓缩物，用于产生碳酸锂或其他锂化学品。

实施例4：使用带有混合罐和再循环罐的再循环间歇系统提取锂

使用再循环间歇系统(图2)从卤水中提取锂，该再循环间歇系统包含离子交换柱(201)、用于碱的混合罐(202)、卤水再循环罐(203)和酸再循环罐(204)。卤水是含有约100ppm Li、40,000ppm Na、30,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有ZrO₂涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。

离子交换柱的高为50cm并且直径为1.3cm。将200mL的1.0M盐酸装载在酸再循环罐中。酸以每分钟10mL的流速泵过离子交换柱。酸溶液流过离子交换柱，在其中酸中的质子进入离子交换珠，并交换锂。锂因此从珠子中释放出来，并进入酸溶液。酸溶液流回酸再循环罐，并通过柱再循环6小时的时段。在该6小时时段后，酸溶液转化为氯化锂溶液，其中剩余一些盐酸。将剩余一些盐酸的氯化锂溶液从系统中去除，并进一步加工以产生碳酸锂粉末。

将500mL水装载在酸再循环罐中。水以每分钟20mL的流速泵过离子交换柱泵，以从柱中洗去残留的酸。水流过离子交换柱，然后流回酸再循环罐，然后通过离子交换柱再循环。在水洗涤2小时后，将水从酸再循环罐中去除，使水的pH变中性，并丢弃水。

将10升卤水装载在卤水再循环罐中。水每分钟40mL的流速泵过离子交换柱泵。当卤水流过柱时，离子交换珠吸收卤水中的锂，同时释放质子。酸化卤水从离子交换柱流出并流入混合罐，在混合罐中，从碱水溶液罐(205)注入NaOH碱水溶液，以将卤水的pH调节到约7.0，同时限制任何碱性沉淀物的形成。混合罐将碱混入卤水中。监测进入和离开混合罐的卤水的pH，以控制注入混合罐的碱的速率。卤水离开混合罐并进入卤水再循环罐。然后，卤水被再循环回离子交换柱。36小时后，离子交换珠吸收锂的速率减慢，停止通过系统的泵送，将废卤水从系统中排出并丢弃。然后，如前所述，再次用500mL水洗涤系统。然后，如前所述，用酸对系统进行洗脱以回收锂浓缩物。

重复这些系统操作以从卤水中提取锂并产生氯化锂浓缩物，用于产生碳酸锂或其他锂化学品。

实施例5：使用带有卤水回路、酸回路和水洗涤回路的柱切换系统提取锂

使用包含六个离子交换柱的柱切换系统(图3)从卤水中提取锂，这些离子交换柱被分到卤水回路、水洗涤回路和酸回路中。卤水是含有约50ppm Li、40,000ppm Na、30,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有ZrO₂涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。

六个离子交换柱中的每一个都为高150cm，直径75cm(303、305、307、311、314、316)。每个离子交换柱都有相关的混合罐(302、304、306、310、313、315)，用于在卤水注入柱之前将碱混合到卤水中。三个柱(303、305、307)和相关的混合罐(302、304、306)连接形成卤水回路。卤水从卤水管道(301)流过第一混合罐(302)、第一离子交换柱(303)、第二混合罐(304)、第二离子交换柱(305)、第三混合罐(306)、第三离子交换柱(307)，然后进入处置管道(308)。对于卤水回路(303、305、307)中的混合罐，添加NaOH的碱水溶液以将卤水的pH提高到7.5。在卤水回路中的每个混合罐前后，监测卤水的pH，以控制碱水溶液的添加速率。在卤水回路中的第一混合罐(302)中，卤水以6.5的pH从卤水管道进入混合罐，因此添加相对少量的碱。在卤水回路中的其他混合罐(304、306)中，卤水以3.5的pH从之前离子交换柱的出口进入混合罐，因此添加相对较大量的碱以中和之前离子交换柱释放的质子。

水洗涤回路包括从水管道(309)泵送水通过饱和锂的离子交换柱(311)，然后将水泵入处置管道。该水洗涤回路从柱中去除残留卤水，以准备在杂质最少的情况下进行酸洗脱。

酸回路包含两个离子交换柱，其用1.0M硫酸洗脱，以产生硫酸锂浓缩物。酸溶液从酸储存罐(312)流出，进入酸回路中的第一离子交换柱(314)，然后进入酸回路中的第二离子交换柱(316)。与酸回路相关的混合罐(313、315)处于空闲状态。当酸流过酸回路时，离子交换珠吸收质子，同时释放锂，以形成硫酸锂溶液。所得的硫酸锂浓缩物流入锂浓缩物管道(317)，然后被转移到转化厂，用于加工成电池级氢氧化锂。

卤水回路、水洗涤回路和酸回路的流速是针对切换事件进行协调的，切换事件的标志是值的转换以重定向通过系统的流动。在切换事件中，卤水回路中的第一柱切换到水洗涤回路，水洗涤回路中的柱切换到酸回路，酸回路中的第一柱切换到卤水回路。

当卤水流过卤水回路时，锂被吸收到离子交换柱中的离子交换珠中。卤水回路中的第一离子交换柱首先变得被锂饱和，然后此第一柱被切换到水洗涤回路。当酸溶液流过酸回路时，锂从离子交换柱中的离子交换珠中释放。酸回路中的第一离子交换柱首先变得被质子饱和，然后此第一柱被切换到卤水回路的末端。卤水回路末端的离子交换柱中的残留酸被卤水洗去，并在处置前进行pH中和。

切换事件后，卤水回路由三个离子交换柱(320、322、324)和三个用于添加碱的混合罐(319、321、323)组成。酸回路由两个离子交换柱(331、333)组成。与酸回路相关的混合罐处于空闲状态(330、332)。水洗涤回路由一个离子交换柱(328)组成。切换事件后，使用阀将卤水管道(318)、水管道(326)、酸罐(329)、处置管道(325)和锂浓缩物管道(324)切换至新回路。

在本实施例的替代版本中，卤水回路任选地由五十个或更多离子交换柱和针对每个柱的相关碱混合罐组成。这样大量的离子交换柱和混合罐使得能够从锂浓度高于50ppm的卤水中回收大量锂，同时使卤水的pH保持在4-8的范围内。如此大量的离子交换柱难以说明，因此在本实施例中使用只有三个柱的卤水回路以便于描述和说明。

实施例6：使用带有卤水回路、酸再循环环路和水洗涤回路的柱切换系统提取锂

使用包含五个离子交换柱的柱切换系统(图4)从卤水中提取锂，这些离子交换柱被分到卤水回路、水洗涤回路和酸再循环环路。卤水是含有约50ppm Li、40,000ppm Na、30,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有ZrO₂涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。

五个离子交换柱中的每一个都为高150cm，直径75cm(403、405、407、411、414)。每个离子交换柱都有相关的混合罐(402、404、406、410、413)，用于在卤水注入柱之前将碱混合到卤水中。三个柱(403、405、407)和相关的混合罐(402、404、406)连接形成卤水回路。卤水从卤水管道(401)流过第一混合罐(402)、第一离子交换柱(403)、第二混合罐(404)、第二离子交换柱(405)、第三混合罐(406)、第三离子交换柱(407)，然后进入处置管道(408)。对于卤水回路(403、405、407)中的混合罐，添加NaOH的碱水溶液以将卤水的pH提高到7.5。在卤水回路中的每个混合罐前后，监测卤水的pH，以控制碱水溶液的添加速率。在卤水回路中的第一混合罐(402)中，卤水以6.5的pH从卤水管道进入混合罐，并添加相对少量的碱。在卤水回路中的其他混合罐(404、406)中，卤水以3.5的pH从之前离子交换柱的出口进入混合罐，因此添加相对较大量的碱以中和之前离子交换柱释放的质子。

水洗涤回路包括从水管道(409)泵送水通过饱和锂的离子交换柱(411)，然后将水泵入处置管道。该水洗涤回路从柱中去除残留卤水，以准备在杂质最少的情况下进行酸洗脱。

酸再循环环路包含一个离子交换柱(414)和一个酸再循环罐(412)。罐中装载有1.0M盐酸，盐酸被泵入离子交换柱，然后返回罐中，然后通过柱再循环。当酸溶液流过柱时，离子交换珠吸收质子同时释放锂。随着时间的推移，酸溶液转化为氯化锂浓缩物。与离子交换柱相关的混合罐处于空闲状态(413)。然后将所得氯化锂浓缩物进行pH中和，通过反渗透浓缩，精炼以去除痕量二价离子，并通过碳化来处理以产生电池级碳酸锂粉末。

卤水回路、水洗涤回路和酸再循环环路的流速是针对切换事件进行协调的，切换事件的标志是值的转换以重定向通过系统的流动。在切换事件中，卤水回路中的第一柱切换到水洗涤回路，水洗涤回路中的柱切换到酸再循环环路，酸再循环环路中的柱切换到卤水回路。

当卤水流过卤水回路时，锂被吸收到离子交换柱中的离子交换珠中。卤水回路中的第一离子交换柱首先变得被锂饱和，然后该第一柱被切换到水洗涤回路。酸再循环环路中的离子交换柱变得被质子饱和，然后该柱被切换到卤水回路的末端。卤水回路末端的离子交换柱中的残留酸被卤水洗去，并在处置前进行pH中和。

切换事件后，使用阀将卤水管道(401)、水管道(409)、酸罐(412)和处置管道(408)切换至新回路。

在本实施例的替代版本中，卤水回路任选地由五十个或更多离子交换柱和针对每个柱的相关碱混合罐组成。这样大量的离子交换柱和混合罐使得能够从锂浓度高于50ppm的卤水中回收大量锂，同时使卤水的pH保持在4-8的范围内。如此大量的离子交换柱难以说明，因此在本实施例中使用只有三个柱的卤水回路以便于描述和说明。

实施例7：使用搅拌罐系统提取锂

使用搅拌罐系统(图5)从卤水中提取锂，该搅拌罐系统包含罐(501)、用于添加碱的混合罐(502)、卤水再循环管道(503)、用于支撑罐内离子交换珠的可渗透隔室(504)和酸再循环管道(505)。卤水是含有约100ppm Li、40,000ppm Na、30,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有ZrO₂涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。

罐高3.5米，直径2.5米(501)。用于支撑离子交换珠的可渗透隔室安装在罐内靠近罐底部处。隔室安装在罐中足够低的位置，使得隔室将被从珠子中洗脱锂所需的最小体积的酸所浸没。容纳珠子的隔室被装载到罐中，其中珠子处于锂化状态。然后将1.0M盐酸装载在罐中，并通过酸循环管道(505)再循环。这种酸溶液将质子传递到珠子，同时从珠子中吸收锂。酸溶液通过酸循环管道从隔室上方的某个点从罐中泵出，然后重新注入罐底部。然后，酸溶液浸透隔室，在隔室中酸溶液接触离子交换珠，从而从珠子中洗脱锂。一旦锂洗脱减慢，从系统中取出所得的锂浓缩物，并通过中和、反渗透浓缩、碳化和重结晶加工成电池级碳酸锂产物。

将水装载在罐中，并通过酸循环管道再循环，以洗去残留酸。

将卤水装载在罐中，并从罐顶部泵出，进入碱混合罐(502)。然后，卤水流过卤水循环管道，重新注入隔室下方的罐底部。卤水向上流过罐，浸透隔室。卤水接触离子交换珠，并且珠子吸收卤水中的锂，同时释放质子。酸化卤水在隔室上方向上流动，然后泵入碱混合罐。在碱混合罐中，添加NaOH碱水溶液，以中和珠子释放的质子并使卤水的pH保持在6-8的范围内。然后，经中和的卤水流过卤水再循环管道，并再循环回罐中，以进行额外的锂吸收。锂吸收减慢后，废卤水从罐中去除。然后，如前所述，再次用水洗涤罐。然后，重复酸步骤以产生氯化锂浓缩物。重复该循环以产生锂浓缩物，其被加工成电池级碳酸锂。

实施例8：使用带端口的离子交换柱系统进行锂提取

使用带端口的离子交换柱系统(图6)从卤水中提取锂，该离子交换柱系统包含具有多个碱注入口(604)的柱(602)。卤水是含有约100ppm Li、40,000ppm Na、30,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物水溶液。该离子交换柱装载有多孔离子交换珠的填充床。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒是由具有ZrO₂涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成的包覆离子交换颗粒。该颗粒是近似球形的，其平均直径为3.0μm，并且涂层厚度为大约4.0nm。聚合物基质由聚偏二氟乙烯组成。多孔珠含有多孔网络，其中孔大小的控制分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。珠子具有平均直径为2.0mm的形状分布。

离子交换珠被装载在带端口的离子交换柱系统中。1.0M盐酸流过系统以洗脱氯化锂浓缩物。然后，用酸洗涤该系统以去除残留酸。卤水从卤水管道(601)流入系统底部。当卤水流过柱时，珠子从卤水中吸收锂并释放质子进入卤水，使卤水酸化。为了将卤水的pH保持在4-8的范围内，向碱注入口注入NaOH碱水溶液。由于卤水首先进入柱并在柱底部附近接触到新鲜珠子，离子交换反应在柱底部附近最快，因此最初碱以较高的速率通过柱底部的端口注入。当柱底部附近的珠子饱和时，离子交换速率最大的柱区域在柱中向上移动。为了中和在柱中较高位置处在卤水中释放的质子，随后在柱中较高位置处注入碱，并减慢并最终停止在柱底部附近注入碱的速度。停止柱底部的碱注入，以避免Mg(OH)₂和其他碱性沉淀物在柱中释放质子的速率不再足以中和碱的区域中沉淀。当卤水向上通过柱时，pH保持在4-8的范围内，同时珠子吸收锂并释放质子并且碱性沉淀物的形成受到限制。一旦整个柱中的珠子被锂饱和或接近饱和，用水洗涤该柱，并用硫酸洗脱锂，以形成硫酸锂浓缩物。然后将锂浓缩物加工成氢氧化锂产物。

实施例9：使用两种移动床柱进行锂提取

使用装载有多孔离子交换颗粒移动床的离子交换柱从卤水中提取锂。卤水是含有约100ppm Li、40,000ppm Na、30,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物溶液。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒由具有ZrO₂涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成。离子交换颗粒含有99wt.％Li₄Mn₅O₁₂和1wt.％ZrO₂。该颗粒是近似球形的，其平均直径为1.0μm，并且涂层厚度为大约1.0nm。聚合物基质由PVC组成。多孔珠含有孔，其中孔大小的分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。当多孔珠浸没在水溶液或其他溶液中时，孔被溶液浸润。珠子具有平均近似球形且平均直径为1.0mm的形状分布。

多孔离子交换珠是通过结合以下三种组分而形成的：离子交换颗粒、聚合物和可去除填充材料。填充材料为硫酸钾。使用N-甲基-2-吡咯烷酮、乙醇和水的溶剂混合物将三种组分混合在一起，然后去除溶剂。使用机械压力机将所得混合物研磨并形成珠子。加热珠子以改变聚合物的结构并提高机械强度。使用水去除填充物，这使填充物溶解，从而在整个珠子中留下孔。再次加热珠子以改变聚合物的结构并进一步提高机械强度。

锂在连续过程中从卤水中提取，该连续过程中多孔珠在两种离子交换柱之间移动。一种离子交换柱是酸柱，其中酸泵送过柱。另一种离子交换柱是卤水柱，其中卤水泵送过柱。

酸柱的长度为2.0m并且直径为1.0m。每柱装载有多孔珠的移动床。将1.0M盐酸以每小时0.5床体积的流速从底部到顶部泵送过柱，以洗脱LiCl溶液。珠子中的孔允许酸溶液渗透到珠子中，并进入离子交换颗粒中。因此，离子交换颗粒可从酸中吸收氢，同时将锂释放到酸中。Li₄Mn₅O₁₂活性材料转化为具有富氢组成Li_4-xH_xMn₅O₁₂的氢化状态，其中x可能接近2。ZrO₂涂层允许将氢和锂分别扩散到活性材料以及从活性材料扩散，同时提供限制锰和氧从活性材料溶解的保护屏障。珠子释放锂以产生溶液中锂浓度约为0.8M的LiCl溶液。使用pH测量和元素分析来监测来自柱的锂回收。珠子被装载在柱的顶部，并通过螺旋机构向柱的底部移动。在柱的底部，用另一个螺旋机构将珠子从柱中去除。然后用水洗涤珠子并转移到卤水柱。

卤水柱的长度为3.0m并且直径为1.0m。每柱装载有多孔珠的移动床。卤水以每小时4.0床体积的流速从底部到顶部泵送过柱。珠子吸收锂同时释放氢。珠子中的孔允许卤水溶液渗透到珠子中，并进入离子交换颗粒中。因此，离子交换颗粒可从卤水中吸收锂，同时将氢释放到卤水中。珠子由氢化状态转化为具有富锂组成Li₄Mn₅O₁₂的锂化状态，其中x可能接近0。使用pH测量和元素分析监测柱中珠子的锂吸收。使用NaOH将流出柱的卤水调节至中性pH然后重新注入卤水储器中。珠子被装载在柱的顶部，并通过螺旋机构向柱的底部移动。在柱的底部，用另一个螺旋机构将珠子从柱中去除。然后用水洗涤珠子并转移回酸柱。

酸柱和卤水柱通过使酸和卤水连续流过各自的柱而以连续过程操作。珠子连续穿过柱。在卤水柱中，一旦由于部分饱和而使珠子中的锂吸收开始变慢，就将每个珠子从柱中去除。在酸柱中，一旦由于部分饱和而使从珠子中的锂释放开始变慢，就将每个珠子从柱中去除。从酸柱中去除珠子可最大限度地缩短珠子在酸中的时间，同时确保从珠子中充分提取锂。这样可以保护珠子的寿命。这些柱操作的作用是从卤水中提取锂，并产生浓LiCl溶液。在柱操作期间，多孔珠允许酸和卤水溶液渗透到珠子中，并将氢和锂传递到离子交换颗粒。由于ZrO₂表面涂层提供保护屏障，因此离子交换颗粒被保护免于溶解和降解。

将从柱操作产生的LiCl溶液加工成包括Li₂CO₃、LiOH、LiCl和Li金属在内的锂原料。这些锂原料被销售以用于电池、合金和其他产品。

实施例10：使用四种移动床柱进行锂提取

使用装载有多孔离子交换颗粒移动床的离子交换柱从卤水中提取锂。卤水是含有约100ppm Li、40,000ppm Na、30,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物溶液。多孔离子交换珠由离子交换颗粒和聚合物基质组成。离子交换颗粒由具有ZrO₂涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成。离子交换颗粒含有99wt.％Li₄Mn₅O₁₂和1wt.％ZrO₂。该颗粒是近似球形的，其平均直径为1.0μm，并且涂层厚度为大约1.0nm。聚合物基质由PVC组成。多孔珠含有孔，其中孔大小的分布提供从珠子表面到珠子内部以及到离子交换颗粒的扩散通道。当多孔珠浸没在水溶液或其他溶液中时，孔被溶液浸润。珠子具有平均近似球形且平均直径为1.0mm的形状分布。

多孔离子交换珠是通过结合以下三种组分而形成的：离子交换颗粒、聚合物和可去除填充材料。填充材料为硫酸钾。使用N-甲基-2-吡咯烷酮、乙醇和水的溶剂混合物将三种组分混合在一起，然后去除溶剂。使用机械压力机将所得混合物研磨并形成珠子。加热珠子以改变聚合物的结构并提高机械强度。使用水去除填充物，这使填充物溶解，从而在整个珠子中留下孔。再次加热珠子以改变聚合物的结构并进一步提高机械强度。

锂在连续过程中从卤水中提取，该连续过程中多孔珠在四种柱之间移动。第一种柱是酸离子交换柱，其中酸被泵送过柱以将氢传递到珠子并释放锂。第二种柱是水柱，其中从珠子中洗涤残留的酸。第三种柱是卤水离子交换柱，其中卤水被泵送通过柱以在释放氢的同时将锂传递到珠子。第四种柱是水柱，其中从珠子中洗涤残留的卤水。

酸柱的长度为2.0m并且直径为1.0m。每柱装载有多孔珠的移动床。将1.0M盐酸以每小时0.5床体积的流速从底部到顶部泵送过柱，以洗脱LiCl溶液。珠子中的孔允许酸溶液渗透到珠子中，并进入离子交换颗粒中。因此，离子交换颗粒可从酸中吸收氢，同时将锂释放到酸中。Li₄Mn₅O₁₂活性材料转化为具有富氢组成Li_4-xH_xMn₅O₁₂的氢化状态，其中x可能接近2。ZrO₂涂层允许将氢和锂分别扩散到活性材料以及从活性材料扩散，同时提供限制锰和氧从活性材料溶解的保护屏障。珠子释放锂以产生溶液中锂浓度约为0.8M的LiCl溶液。使用pH测量和元素分析来监测来自柱的锂回收。珠子被装载在柱的顶部，并通过螺旋机构向柱的底部移动。在柱的底部，用另一个螺旋机构将珠子从柱中去除。

然后将珠子转移到另一个带有珠子移动床的柱，在其中用水洗涤珠子以去除残留的酸。水以与珠子运动的相反方向流动。然后将珠子转移到卤水柱。

卤水柱的长度为3.0m并且直径为1.0m。每柱装载有多孔珠的移动床。卤水以每小时4.0床体积的流速从底部到顶部泵送过柱。珠子吸收锂同时释放氢。珠子中的孔允许卤水溶液渗透到珠子中，并进入离子交换颗粒中。因此，离子交换颗粒可从卤水中吸收锂，同时将氢释放到卤水中。珠子由氢化状态转化为具有富锂组成Li₄Mn₅O₁₂的锂化状态，其中x可能接近0。使用pH测量和元素分析监测柱中珠子的锂吸收。使用NaOH将流出柱的卤水调节至中性pH然后重新注入卤水储器中。珠子被装载在柱的顶部，并通过螺旋机构向柱的底部移动。在柱的底部，用另一个螺旋机构将珠子从柱中去除。

然后将珠子转移到另一个带有珠子移动床的柱，在其中用水洗涤珠子以去除残留的卤水。水以与珠子运动的相反方向流动。然后将珠子转移回酸柱。

酸柱和卤水柱通过使酸和卤水连续流过各自的柱而以连续过程操作。珠子连续穿过柱。在卤水柱中，一旦由于部分饱和而使珠子中的锂吸收到开始变慢，就将每个珠子从柱中去除。在酸柱中，一旦由于由于部分饱和而使从珠子中的锂释放开始变慢，就将每个珠子从柱中去除。从酸柱中去除珠子可最大限度地缩短珠子在酸中的时间，同时确保从珠子中充分提取锂。这样可以保护珠子的寿命。这些柱操作的作用是从卤水中提取锂，并产生浓LiCl溶液。在柱操作期间，多孔珠允许酸和卤水溶液渗透到珠子中，并将氢和锂传递到离子交换颗粒。由于ZrO₂表面涂层提供保护屏障，因此离子交换颗粒被保护免于溶解和降解。

将从柱操作产生的LiCl溶液加工成包括Li₂CO₃、LiOH、LiCl和Li金属在内的锂原料。这些锂原料被销售以用于电池、合金和其他产品。

实施例11：使用搅拌罐反应器提取锂

使用装载有离子交换颗粒流化床的搅拌罐反应器从卤水中提取锂。卤水是含有500ppm Li、60,000ppm Na、17,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物溶液。离子交换颗粒由具有二氧化钛涂层的Li₄Mn₅O₁₂核组成。离子交换颗粒含有98wt.％Li₄Mn₅O₁₂和2wt.％二氧化钛。该颗粒是近似球形的，其平均直径为50微米。

将离子交换颗粒装载在搅拌罐反应器(图16)中，该搅拌罐反应器包含罐(2101)、顶置搅拌器(2102)、pH探针(2103)和用于向罐中添加碱的管道(2104)。依次将颗粒与卤水、水、0.75N硫酸搅拌，并再与水搅拌。在将颗粒与卤水搅拌时，颗粒从卤水中吸收锂，同时将质子释放到卤水中。随着质子的释放，卤水的pH下降。pH探针测量pH的变化，并触发碱通过管道添加到卤水中。该碱中和从颗粒中释放的质子，并保持使锂吸收到颗粒中的强大热力学驱动力。然后用水洗涤颗粒以去除残留的卤水。然后，用硫酸对颗粒进行洗脱，并且颗粒在吸收质子的同时释放锂以形成硫酸锂溶液。然后，再次洗涤颗粒以去除残留酸。然后，将颗粒返回到卤水步骤，并重复循环。该循环起到从卤水中提取锂并产生硫酸锂溶液的作用。

实施例12：使用带有隔室的搅拌罐反应器提取锂隔室

使用装载有离子交换颗粒流化床的搅拌罐反应器从卤水中提取锂。卤水是含有500ppm Li、60,000ppm Na、17,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物溶液。离子交换颗粒由在聚苯乙烯基质中的Li₄Mn₅O₁₂组成。颗粒含有大约90％Li₄Mn₅O₁₂和10％聚苯乙烯。颗粒的典型大小为100微米。

将离子交换颗粒装载在搅拌罐反应器(图17)中，该搅拌罐反应器包含罐(2201)、顶置搅拌器(2202)、pH探针(2203)、用于向罐中添加碱的管道(2204)，以及带有多孔聚合物支撑物且容纳离子交换颗粒的隔室(2205)。多孔聚合物支撑物为孔径为35微米的聚醚醚酮网状物。多孔聚合物支撑物将罐底部与罐顶部分开，将离子交换颗粒容纳在罐顶部，并允许流体通过网状物从罐中排出并进入连接在罐底部的管道。隔室大约占罐容积的99％。

依次将颗粒与卤水、水、0.75N盐酸搅拌，并再与水搅拌。在将颗粒与卤水搅拌时，颗粒从卤水中吸收锂，同时将质子释放到卤水中。随着质子的释放，卤水的pH下降。pH探针测量pH的变化，并触发碱通过管道添加到卤水中。该碱中和从颗粒中释放的质子，并保持使锂吸收到颗粒中的强大热力学驱动力。卤水通过底部从罐中排出，同时使离子交换颗粒留在被多孔网状物隔开的隔室中。然后用水洗涤颗粒三次以去除残留的卤水，每次的水从罐底部排出。然后，用盐酸对颗粒进行洗脱，颗粒在吸收质子的同时释放出锂以形成氯化锂溶液。然后，氯化锂溶液从罐底排出。然后，再次洗涤颗粒以去除残留酸。然后，将颗粒返回到卤水步骤，并重复循环。该循环起到从卤水中提取锂并产生氯化锂溶液的作用。氯化锂经蒸发而浓缩、纯化并与碳酸钠反应生成碳酸锂粉末。

实施例13：使用一对搅拌罐反应器提取锂

使用装载有离子交换颗粒流化床的搅拌罐反应器从卤水中提取锂。卤水是含有约500ppm Li、60,000ppm Na、20,000ppm Ca和5,000ppm Mg的天然氯化物溶液。离子交换颗粒由Li₄Mn₅O₁₂材料组成。该颗粒是近似球形的，其平均直径为30微米。

离子交换颗粒被装载在离子交换系统(图18)中，该离子交换系统包含大搅拌罐反应器和小搅拌罐反应器。大搅拌罐反应器包含大罐(2301)、顶置搅拌器(2302)、pH探针(2303)、用于向罐中添加碱的管道(2304)，以及带有多孔聚合物支撑物且容纳离子交换颗粒的隔室(2305)。小搅拌罐反应器包含小罐(2306)、顶置搅拌器(2307)以及带有多孔聚合物支撑物且容纳离子交换颗粒的隔室(2308)。多孔聚合物支撑物由具有粗聚丙烯网状物(750微米孔)和细聚醚醚酮网状物(20微米孔)的双层结构形成。多孔聚合物支撑物将罐底部与罐顶部分开，将离子交换颗粒容纳在罐顶部，并允许流体通过网状物从罐中排出并进入连接在罐底部的管道。隔室占罐容积的99％。

在大搅拌罐反应器的隔室中，将颗粒与卤水和水搅拌。在将颗粒与卤水搅拌时，颗粒从卤水中吸收锂，同时将质子释放到卤水中。随着质子的释放，卤水的pH下降。pH探针测量pH的变化，并触发碱通过管道添加到卤水中。该碱中和从颗粒中释放的质子，并保持使锂吸收到颗粒中的强大热力学驱动力。卤水通过网状物从罐中排放，并从底部排出，同时使离子交换颗粒留在被多孔网状物隔开的隔室中。然后用水洗涤颗粒以去除残留的卤水，水从罐底部排出。然后，将水添加到罐中以形成浆液，浆液被泵出大搅拌罐反应器并进入小搅拌罐反应器的隔室。

在小搅拌罐反应器中，用水再次洗涤颗粒，然后将水通过网状物排出罐底。然后，将颗粒与盐酸搅拌，颗粒在吸收质子的同时释放出锂以形成氯化锂溶液。然后，氯化锂溶液从罐底排出。然后，再次洗涤颗粒以去除残留酸。然后，添加水以形成浆液，并且该浆液被泵送回大搅拌罐反应器。

氯化锂经蒸发而浓缩并纯化。然后，将氯化锂溶液与碳酸钠溶液混合以沉淀碳酸锂。

实施例14：使用搅拌罐反应器的连续网络提取锂

使用装载有离子交换颗粒流化床的搅拌罐反应器从卤水中提取锂。卤水是含有约500ppm Li、60,000ppm Na、20,000ppm Ca和5,000ppm Mg的天然氯化物溶液。离子交换颗粒由嵌入聚偏二氟乙烯(PVDF)基质中的具有二氧化钛涂层的Li₄Mn₅O₁₂材料组成。离子交换颗粒含有75wt.％Li₄Mn₅O₁₂、5wt.％二氧化钛和20wt.％PVDF。该颗粒是近似球形的，其平均直径为80微米。

离子交换颗粒被装载在搅拌罐反应器网络中，该网络以连续模式操作(图19)。系统包含三个大搅拌罐反应器(2401、2402、2403)和三个小搅拌罐反应器(2404、2405、2406)。每个大搅拌罐反应器包含大罐、顶置搅拌器、pH探针、用于向罐中添加碱的管道以及带有多孔聚合物支撑物且容纳离子交换颗粒的隔室。每个小搅拌罐反应器包含小罐、顶置搅拌器以及带有多孔聚合物支撑物且容纳离子交换颗粒的隔室。多孔聚合物支撑物由具有粗聚丙烯网状物(750微米孔)和细聚酯网状物(20微米孔)的双层结构形成。多孔聚合物支撑物将罐底部与罐顶部分开，将离子交换颗粒容纳在罐顶部，并允许流体通过网状物从罐中排出并进入连接在罐底部的管道。在每个罐中，隔室大约占罐容积的98％。

卤水从井区域连续流过超滤单元以去除悬浮固体，并进入第一大搅拌罐反应器(2401)。在第一搅拌罐反应器中，将卤水与离子交换颗粒搅拌，停留时间为20分钟，并在反应器底部连续地从反应器中去除该卤水，然后将其泵入第二大搅拌罐反应器(2402)。在第二搅拌罐反应器中，将卤水与离子交换颗粒搅拌，停留时间为20分钟，并在反应器底部连续地从反应器中去除该卤水，然后将其泵入第三大搅拌罐反应器(2403)。在第三搅拌罐反应器中，将卤水与离子交换颗粒搅拌，停留时间为20分钟，并在反应器底部连续地从反应器中去除该卤水，然后将其过滤以去除任何离子交换颗粒碎片，并通过管道返回井区域以供重新注入。在将颗粒与卤水搅拌时，颗粒从卤水中吸收锂，同时将质子释放到卤水中。随着质子的释放，卤水的pH下降。pH探针测量pH的变化，并触发碱通过管道添加到卤水中。该碱中和从颗粒中释放的质子，并保持使锂吸收到颗粒中的强大热力学驱动力。

将离子交换颗粒连续地从第一搅拌罐反应器中去除，以作为浆液进入缓冲罐中，并分批装载到小搅拌罐反应器(2406)中进行洗涤以去除残留卤水。然后，将颗粒分批转移到另一小搅拌罐反应器(2405)中，以用1.0N硫酸洗脱以产生硫酸锂溶液，该硫酸锂溶液被排出隔室和罐底部。然后将颗粒转移到另一小搅拌罐反应器(2404)中进行洗涤以去除残留酸。然后，颗粒被转移到缓冲罐中，它们从那里被连续地送入第一大搅拌罐反应器以重复循环。

硫酸锂通过反渗透浓缩并纯化。然后，将硫酸锂溶液与碳酸钠溶液混合以沉淀碳酸锂。

实施例15：使用搅拌罐反应器的切换式网络提取锂

使用装载有离子交换颗粒流化床的搅拌罐反应器从卤水中提取锂。卤水是含有约300ppm Li、80,000ppm Na、1,000ppm Ca和3,000ppm Mg的天然氯化物溶液。离子交换颗粒由包覆聚苯乙烯的Li₄Mn₅O₁₂材料组成。离子交换颗粒含有95wt.％Li₄Mn₅O₁₂和5wt.％聚苯乙烯。该颗粒是近似球形的，其平均直径为50微米。

离子交换颗粒被装载在六个搅拌罐反应器的网络中，这些反应器形成切换式网络(图20)。每个搅拌罐反应器均包含大罐、顶置搅拌器、pH探针、用于向罐中添加碱的管道以及带有多孔聚合物支撑物且容纳离子交换颗粒的隔室。多孔聚合物支撑物由具有粗聚丙烯网状物(500微米孔)和细聚醚醚酮网状物(20微米孔)的双层结构形成。多孔聚合物支撑物将罐底部与罐顶部分开，将离子交换颗粒容纳在罐顶部，并允许流体通过网状物从罐中排出并进入连接在罐底部的管道。在每个罐中，隔室大约占罐容积的99％。

在每个搅拌罐反应器中，依次将颗粒与卤水、水、0.75N硫酸搅拌，并再与水搅拌。在将颗粒与卤水搅拌时，颗粒从卤水中吸收锂，同时将质子释放到卤水中。随着质子的释放，卤水的pH下降。pH探针测量pH的变化，并触发碱通过管道添加到卤水中。该碱中和从颗粒中释放的质子，并保持使锂吸收到颗粒中的强大热力学驱动力。卤水通过多孔网状物从隔室排出，并从罐底部排出管道，同时将离子交换颗粒留在隔室中。然后用水洗涤颗粒三次以去除残留的卤水，每次的水从罐底部排出。然后，用硫酸对颗粒进行洗脱，颗粒在吸收质子的同时释放出锂以形成硫酸锂溶液。然后，硫酸锂溶液从罐底排出。然后，再次洗涤颗粒以去除残留酸。然后，将颗粒返回到卤水步骤并重复循环。该循环的作用是从卤水中提取锂并产生硫酸锂溶液。

搅拌罐反应器的网络以间歇模式操作，其中反应器的转换使得在任何给定时间，一个反应器用酸洗脱(2501)，一个反应器用水洗涤以去除残留酸(2502)，三个反应器用卤水处理以吸收锂进入颗粒(2503、2504、2505)，并且一个反应器用水洗涤以去除残留卤水(2506)。

硫酸锂通过反渗透浓缩、纯化并电解以形成氢氧化锂溶液。使氢氧化锂溶液结晶形成氢氧化锂粉末。

尽管本文中已经示出并描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。本领域技术人员在不脱离本发明的情况下现将会想到多种变化、改变和替代。应当理解，本文中描述的本发明实施方案的各种替代方案任选地用于实施本发明。旨在以下述权利要求限定本发明的范围，并由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同物。

Claims (66)

1.一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，包含：

a)离子交换材料；以及

b)用于提高所述系统中所述液体资源的pH的pH调节装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述离子交换材料被装载在容器中。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述离子交换材料被装载在多个容器中。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述pH调节装置连接至装载有所述离子交换材料的容器。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中所述容器还包含多个注入口，其中所述多个注入口用于提高所述系统中所述液体资源的pH。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中所述pH调节装置还包含一个或多个罐。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述pH调节装置是罐，该罐包含：

a)一个或多个隔室；以及

b)用于移动所述液体资源通过所述一个或多个隔室的工具。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述离子交换材料被装载在至少一个隔室中。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其中所述罐还包含用于使所述液体资源在整个所述罐中循环的工具。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述用于使所述液体资源在整个所述罐中循环的工具是混合设备。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其中所述罐还包含注入口。

12.一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，该系统包括罐，其中所述罐还包含：

a)一个或多个隔室；

b)离子交换材料；

c)混合设备；以及

d)用于改变所述系统的pH的pH调节装置，

其中所述离子交换材料用于从所述液体资源中提取锂离子。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述离子交换材料被装载在所述一个或多个隔室的至少一个中。

14.根据权利要求12或13所述的系统，其中所述pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述pH测量设备是pH探针。

16.根据权利要求14所述的系统，其中所述入口是注入口。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的系统，其中所述罐还包含多孔隔板。

18.根据权利要求17所述的系统，其中所述多孔隔板是多孔聚合物隔板。

19.一种用于从液体资源中提取锂离子的系统，其包含离子交换材料和多个柱，其中所述多个柱中的每一个均被配置为沿着所述柱的长度输送所述离子交换材料，并且所述离子交换材料用于从所述液体资源中提取锂离子。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述多个柱中的至少一个包含酸性溶液。

21.根据权利要求19所述的系统，其中所述多个柱中的至少一个包含所述液体资源。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的系统，其中所述多个柱中的每一个均被配置为通过管道系统或内部传送系统来输送所述离子交换材料。

23.根据权利要求1至23中任一项所述的系统，其中所述离子交换材料包含多个离子交换颗粒。

24.根据权利要求23所述的系统，所述离子交换材料中的所述多个离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。

25.根据权利要求1至24中任一项所述的系统，其中所述离子交换材料为多孔离子交换材料。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述多孔离子交换材料包含孔的网络，该孔的网络允许液体快速地从所述多孔离子交换材料的表面移动到所述多个离子交换颗粒。

27.根据权利要求1至26中任一项所述的系统，其中所述离子交换材料为多孔离子交换珠的形式。

28.根据权利要求1至27中任一项所述的系统，其中所述液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

29.一种用于从液体资源中提取锂的设备，该设备包含一个或多个容器，所述一个或多个容器被独立配置为同时容纳在一个方向上移动的多孔离子交换珠，以及在净相反的方向上移动的交替的酸、卤水和任选其他溶液。

30.根据权利要求29所述的设备，其中所述一个或多个容器中的至少一个装有传送系统，所述传送系统被适当地装备以使多孔离子交换珠向上移动并且同时允许酸、卤水和任选其他溶液的向下净流动。

31.根据权利要求29或30所述的设备，其中所述多孔离子交换珠包含可逆地交换锂和氢的离子交换颗粒以及结构基质材料，并具有孔网络。

32.根据权利要求29至31中任一项所述的设备，其中所述液体资源包含天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、过滤卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

33.一种从液体资源中提取锂离子的方法，包括：

a)使所述液体资源流过权利要求1至6中任一项所述的系统以产生锂化离子交换材料；以及

b)用酸溶液处理来自a)的所述锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

34.一种从液体资源中提取锂离子的方法，包括：

a)使所述液体资源流过权利要求7至28中任一项所述的系统的罐以产生锂化离子交换材料；以及

b)用酸溶液处理来自a)的所述锂化离子交换材料，以产生包含锂离子的盐溶液。

35.一种从液体资源中提取锂离子的方法，包括：

a)使所述液体资源流入包含罐的系统中，以产生锂化离子交换材料，其中所述罐还包含(i)一个或多个隔室，(ii)离子交换材料，(iii)混合设备，以及(iv)用于改变所述液体资源的pH的pH调节装置；以及

b)用酸溶液处理来自a)的所述锂化离子交换材料，以产生富氢离子交换材料和包含锂离子的盐溶液。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述方法还包括在b)之前，用水溶液洗涤所述锂化离子交换材料。

37.根据权利要求35或36所述的方法，其中所述方法还包括在b)之后，用水溶液洗涤所述富氢离子交换材料。

38.根据权利要求35至37中任一项所述的方法，其中所述pH调节装置包含pH测量设备和用于添加碱的入口。

39.根据权利要求38所述的方法，其中所述pH测量设备是pH探针。

40.根据权利要求38所述的方法，其中所述入口是管道。

41.根据权利要求38所述的方法，其中所述入口是注入口。

42.根据权利要求35至41中任一项所述的方法，其中所述方法还包括在a)期间，由所述pH调节装置测量pH变化。

43.根据权利要求42所述的方法，其中所述pH变化触发碱的添加以维持锂吸收。

44.根据权利要求43所述的方法，其中pH变化至低于约2至约9的pH值触发所述碱的添加以维持锂吸收。

45.根据权利要求34至44中任一项所述的方法，其中所述罐还包含多孔隔板。

46.根据权利要求45所述的方法，其中所述多孔隔板是多孔聚合物隔板。

47.一种从液体资源中提取锂离子的方法，包括：

a)提供一系统，所述系统包括：离子交换材料；包含一个或多个隔室的罐；以及混合设备，其中(i)所述离子交换材料是基于氧化物的并且用氢离子交换锂离子，并且(ii)所述混合设备能够使所述液体资源在所述包含一个或多个隔室的罐周围移动；

b)使所述液体资源流入a)的所述系统中，从而使所述液体资源与所述离子交换材料接触，其中所述离子交换材料用氢离子交换所述液体资源中的锂离子以产生锂化离子交换材料；

c)从b)的所述系统中去除所述液体资源；

d)使酸溶液流入c)的所述系统中，从而使所述酸溶液与所述锂化离子交换材料接触，其中所述锂化离子交换材料用锂离子交换所述酸溶液中的氢离子以产生所述离子交换材料和包含来自所述锂化离子交换材料的锂离子的盐溶液；以及

e)收集包含所述锂离子的所述盐溶液用于进一步处理。

48.根据权利要求33至47中任一项所述的方法，其中所述液体资源为天然卤水、溶解盐滩、海水、浓缩海水、脱盐废水、浓缩卤水、加工卤水、油田卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石或矿石组合的浸出液、来自矿物或矿物组合的浸出液、来自粘土或粘土组合的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

49.根据权利要求33至48中任一项所述的方法，其中所述酸溶液包含盐酸、硫酸、磷酸、氢溴酸、氯酸、高氯酸、硝酸、甲酸、乙酸或其组合。

50.一种用于从液体资源中提取锂的方法，包括在其中离子交换材料与酸、卤水和任选其他溶液在净相反的方向上移动的配置中，用所述酸、卤水和任选其他溶液交替处理所述离子交换材料，从而从所述液体资源产生富锂溶液。

51.根据权利要求50所述的方法，包括：

a)在适于吸收氢以产生富氢材料并释放锂以产生富锂溶液的条件下用酸处理所述离子交换材料；

b)任选地，用水洗涤所述富氢材料以产生基本上不含残留酸的富氢材料；

c)在适于吸收锂以产生富锂材料的条件下用所述液体资源处理所述富氢材料；

d)任选地，用水洗涤所述富锂材料以产生基本上不含液体资源的富锂材料；以及

e)重复循环以从所述液体资源产生富锂溶液。

52.根据权利要求50或51中任一项所述的方法，其中所述离子交换材料包含可逆地交换锂和氢的离子交换颗粒以及结构基质材料，并具有孔网络。

53.根据权利要求50至52中任一项所述的方法，其中所述液体资源包含天然卤水、溶解盐滩、浓缩卤水、加工卤水、过滤卤水、来自离子交换过程的液体、来自溶剂萃取过程的液体、合成卤水、来自矿石的浸出液、来自矿物的浸出液、来自粘土的浸出液、来自回收产品的浸出液、来自回收材料的浸出液或其组合。

54.一种用于从液体资源中提取锂离子的方法，包括：

a)使离子交换材料与所述液体资源接触；以及

b)在与所述离子交换材料接触之前、在与所述离子交换材料接触期间、在与所述离子交换材料接触之后或它们组合的情况下提高所述液体资源的pH。

55.根据权利要求54所述的方法，其中所述离子交换材料被装载在罐中的一个或多个隔室中。

56.根据权利要求55所述的方法，其中所述方法还包括移动所述液体资源通过所述罐中的所述一个或多个隔室。

57.根据权利要求55或56所述的方法，其中所述罐包含注入口。

58.根据权利要求57所述的方法，其中所述方法还包括在与所述离子交换材料接触之前、在与所述离子交换材料接触期间、在与所述离子交换材料接触之后或它们组合的情况下使用所述注入口来提高所述液体资源的pH。

59.根据权利要求54所述的方法，其中所述离子交换材料被装载在一个或多个容器中。

60.根据权利要求59所述的方法，其中所述一个或多个容器还包含多个注入口。

61.根据权利要求60所述的方法，其中所述方法还包括在与所述离子交换材料接触之前、在与所述离子交换材料接触期间、在与所述离子交换材料接触之后或它们组合的情况下使用所述多个注入口来提高所述液体资源的pH。

62.根据权利要求53至61中任一项所述的方法，其中所述离子交换材料包含多个离子交换颗粒。

63.根据权利要求62所述的方法，其中所述离子交换材料中的所述多个离子交换颗粒选自未包覆离子交换颗粒、包覆离子交换颗粒及其组合。

64.根据权利要求53至63中任一项所述的方法，其中所述离子交换材料为多孔离子交换材料。

65.根据权利要求64所述的方法，其中所述多孔离子交换材料包含孔的网络，其允许液体快速地从所述多孔离子交换材料的表面移动到所述多个离子交换颗粒。

66.根据权利要求64或65所述的方法，其中所述多孔离子交换材料为多孔离子交换珠的形式。

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