CN115074526A - 一种降低脱附液杂质含量的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低脱附液杂质含量的装置，包括：吸附塔，包括吸附腔室和位于吸附腔室顶部和/或底部的振动腔室；所述吸附腔室内部填充吸附剂，所述振动腔室内部设置有超声发生器；所述吸附塔的底部设置有入液口，顶部设置有出液口；振动电机，连接所述吸附腔室的外侧；当卤水进入吸附腔室中时，先开启超声发生器和振动电机，再进行卤水脱附。本发明提供的一种降低脱附液杂质含量的装置及方法，通过在脱附前进行吸附腔室的超声与振动处理，能够有效去除吸附剂孔道结构中残余杂质，进而有效降低脱附液中的杂质含量。

Description

一种降低脱附液杂质含量的装置及方法
技术领域
本发明涉及吸附塔装置领域，尤其涉及一种降低脱附液杂质含量的装置及方法。
背景技术
锂是现代能源发展的重要元素，已广泛地应用于新能源等各个领域，是高比能锂电池必不可少的原料，近年来随着新能源汽车、电网储能、便携式电子设备等各行业的不断发展，锂电池的需求呈爆发式增长，从而引发全球对锂资源市场需求的不断增加。
锂资源主要以两种形式存在：一是含锂矿石，如锂云母、锂辉石、锂皂石；二是含锂水资源，如盐湖卤水和海水，全球有超过60％的锂资源存在于盐湖和海水中，所以盐湖锂资源成为锂电池等产业发展的重要来源。在从盐湖和海水中提取锂的众多技术中，吸附法从高镁锂比盐湖中提取锂有相较于其它方法的优越性，因而被广泛使用。
盐湖卤水经吸附法处理后产出高锂浓度的脱附液，脱附液中的杂质(如Na、K、Mg、Ca等)含量对后续纯化过程有重要影响，为降低脱附液中的杂质含量，首先需在脱附前的水洗工序中将盐湖卤水残留的杂质去除，然而，吸附剂的多孔结构使得水洗耗水量巨大，且难以完全洗净。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种降低脱附液杂质含量的装置及方法，通过在脱附前进行吸附腔室的超声与振动处理，能够有效去除吸附剂孔道结构中残余杂质，进而有效降低脱附液中的杂质含量。
为了实现上述目的，本发明提出了一种降低脱附液杂质含量的装置，包括：
吸附塔，包括吸附腔室和位于吸附腔室顶部和/或底部的振动腔室；所述吸附腔室内部填充吸附剂，所述振动腔室内部设置有超声发生器；所述吸附塔的底部设置有入液口，顶部设置有出液口；
振动电机，连接所述吸附腔室的外侧；
当卤水进入吸附腔室中时，先开启超声发生器和振动电机，再进行卤水脱附。
进一步的，所述卤水为盐湖卤水；所述吸附剂为锂离子吸附剂。
进一步的，所述超声发生器的频率为20-100kHz，振动电机的频率为1-100Hz。
进一步的，所述振动电机为两个，对称分布在所述吸附塔的左右两侧。
进一步的，所述振动电机与所述吸附塔通过连杆连接。
一种采用上述的降低脱附液杂质含量的装置进行卤水脱附的方法，包括如下步骤：
S01：经入液口向吸附腔室内部通入卤水；
S02：经入液口向吸附腔室内部通入清洗剂，并开启超声发生器和振动电机，去除吸附剂中的杂质离子；
S03：经入液口向吸附腔室内部通入洗脱剂，出液口输出脱附液；
S04：经入液口向吸附腔室内部通入清洗剂，去除吸附剂中的洗脱剂。
进一步的，所述卤水为盐湖卤水；所述吸附剂为锂离子吸附剂。
进一步的，所述杂质离子包括钠离子、钾离子、钙离子、锰离子中的一种或多种。
进一步的，所述洗脱剂为酸溶液；所述清洗剂为水。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请中吸附剂为多孔结构，本身具有微小的沟槽或孔道，当卤水进入吸附腔室时，卤水中的杂质离子也会附着在吸附剂的沟槽、孔道或者吸附剂外表面，本申请通过脱附之前的超声振动和电机振动使得吸附在附着在吸附剂的沟槽、孔道或者吸附剂外表面的杂质掉落，并跟随清洗剂排出吸附腔室；确保在脱附过程中得到的脱附液中杂质降低，提高吸附效率。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图中：
图1为本申请中降低脱附液杂质含量的装置示意图；
附图标号：1、吸附塔；2、超声发生器；3、振动电机；4、出液口；5、入液口。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。以下描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作，仅是为了便于描述本技术方案，而不是指示所指的机构或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”时，该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上，或者也可能存在一个或更多个居间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、机构、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
请参阅附图1，本申请提供的一种降低脱附液杂质含量的装置，包括：
吸附塔1，包括吸附腔室和位于吸附腔室顶部和/或底部的振动腔室；吸附腔室内部填充吸附剂，振动腔室内部设置有超声发生器2；吸附塔的底部设置有入液口5，顶部设置有出液口4；
振动电机3，连接吸附腔室的外侧；
当卤水进入吸附腔室中时，先开启超声发生器2和振动电机3，再进行卤水脱附。
作为一种具体的实施例，本申请中卤水为盐湖卤水；吸附剂为锂离子吸附剂。
作为一种具体的实施例，本申请中超声发生器的频率为20-100kHz，振动电机的频率为1-100Hz。
作为一种具体的实施例，本申请中所述振动电机3为两个，对称分布在吸附塔1的左右两侧。且振动电机与吸附塔之间的连接为刚性连接，便于机械振动的传递；具体可以通过连杆连接振动电机和吸附塔，且振动电机连接的是吸附塔中吸附腔室的位置，超声发生器位于吸附塔中振动腔室的位置。
本申请提供的一种卤水脱附的方法，包括如下步骤：
S01：经入液口向吸附腔室内部通入卤水；当卤水为盐湖卤水时，吸附剂为锂离子吸附剂。
S02：经入液口向吸附腔室内部通入清洗剂，并开启超声发生器和振动电机，去除吸附剂中的杂质离子；具体的清洗液可以为水；具体的杂质离子为盐湖卤水中钠离子、钾离子、钙离子、锰离子中的一种或多种。
吸附剂为多孔结构，本身具有微小的沟槽或孔道，当卤水进入吸附腔室时，卤水中的杂质离子也会附着在吸附剂的沟槽、孔道或者吸附剂外表面，本申请通过超声振动和电机振动使得吸附在附着在吸附剂的沟槽、孔道或者吸附剂外表面的杂质掉落，并跟随清洗剂排出吸附腔室。
S03：经入液口向吸附腔室内部通入洗脱剂，出液口输出脱附液；具体的洗脱剂为为酸溶液。
S04：经入液口向吸附腔室内部通入清洗剂，去除吸附剂中的洗脱剂。
实施例1
一种降低脱附液杂质含量的方法，包括如下步骤：
S01：在吸附塔1顶部和底部的振动腔室中加装超声发生器2；
S02：在吸附塔1中吸附腔室外侧加装振动电机3；入液口5和出液口4采用管道进行软连接，且分别连接至进液装置和出液装置，振动电机3与吸附塔1采用连杆进行刚性连接。
S03：在吸附腔室中装填锂离子吸附剂；
S04：向吸附塔通如盐湖卤水，流量10BV/h，时间5h；
S05：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；同时开启超声发生器，频率25kHz，开启振动电机，频率50Hz；
S06：向吸附塔通洗脱剂，流量10BV/h，时间0.5h，得到脱附液；
S07：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；返回步骤S04。
实施例2
一种降低脱附液杂质含量的方法，包括如下步骤：
S01：在吸附塔1顶部和底部的振动腔室中加装超声发生器2；
S02：在吸附塔1中吸附腔室外侧加装振动电机3；入液口5和出液口4采用管道进行软连接，且分别连接至进液装置和出液装置，振动电机3与吸附塔1采用连杆进行刚性连接。
S03：在吸附腔室中装填锂离子吸附剂；
S04：向吸附塔通如盐湖卤水，流量10BV/h，时间5h；
S05：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；同时开启超声发生器，频率20kHz，开启振动电机，频率100Hz；
S06：向吸附塔通洗脱剂，流量10BV/h，时间0.5h，得到脱附液；
S07：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；返回步骤S04。
实施例3
一种降低脱附液杂质含量的方法，包括如下步骤：
S01：在吸附塔1顶部和底部的振动腔室中加装超声发生器2；
S02：在吸附塔1中吸附腔室外侧加装振动电机3；入液口5和出液口4采用管道进行软连接，且分别连接至进液装置和出液装置，振动电机3与吸附塔1采用连杆进行刚性连接。
S03：在吸附腔室中装填锂离子吸附剂；
S04：向吸附塔通如盐湖卤水，流量10BV/h，时间5h；
S05：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；同时开启超声发生器，频率100kHz，开启振动电机，频率1Hz；
S06：向吸附塔通洗脱剂，流量10BV/h，时间0.5h，得到脱附液；
S07：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；返回步骤S04。
对比例1
一种降低脱附液杂质含量的方法，包括如下步骤：
S01：在吸附腔室中装填锂离子吸附剂；
S02：向吸附塔通如盐湖卤水，流量10BV/h，时间5h；
S03：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；
S04：向吸附塔通洗脱剂，流量10BV/h，时间0.5h，得到脱附液；
S05：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；返回步骤S02。
对比例2
一种降低脱附液杂质含量的方法，包括如下步骤：
S01：在吸附塔1顶部和底部的振动腔室中加装超声发生器2；入液口5和出液口4采用管道进行软连接，且分别连接至进液装置和出液装置。
S02：在吸附腔室中装填锂离子吸附剂；
S03：向吸附塔通如盐湖卤水，流量10BV/h，时间5h；
S04：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；同时开启超声发生器，频率50kHz；
S05：向吸附塔通洗脱剂，流量10BV/h，时间0.5h，得到脱附液；
S06：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；返回步骤S03。
对比例3
一种降低脱附液杂质含量的方法，包括如下步骤：
S01：在吸附塔1中吸附腔室外侧加装振动电机3；入液口5和出液口4采用管道进行软连接，且分别连接至进液装置和出液装置，振动电机3与吸附塔1采用连杆进行刚性连接。
S02：在吸附腔室中装填锂离子吸附剂；
S03：向吸附塔通如盐湖卤水，流量10BV/h，时间5h；
S04：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；同时开启振动电机，频率25Hz；
S05：向吸附塔通洗脱剂，流量10BV/h，时间0.5h，得到脱附液；
S06：向吸附塔通水，流量20BV/h，时间0.5h；返回步骤S03。
实验例
收集实施例1-3，对比例1-3中第二个吸脱附循环中获得的相同体积的脱附液，并对脱附液中的锂离子、钠离子和钙离子进行浓度检测，检测结果如表1所示，
表1第二个吸脱附循环中脱附液部分阳离子浓度
ppm Li Na Ca
实施例1 569 89 57
实施例2 564 93 62
实施例3 562 95 67
对比例1 553 255 302
对比例2 562 117 96
对比例3 567 121 84
可以看出，实施例和对比例中含有的锂离子浓度相差不大，而实施例1-3中脱附液的Na、Ca杂质离子浓度显著降低。
相比对比例2和3中单一的振动电机或超声发生器作用，实施例1-3中振动电机和超声发生器能够产生协同作用，其获得的脱附液中杂质浓度明显降低。
本申请中吸附剂为多孔结构，本身具有微小的沟槽或孔道，当卤水进入吸附腔室时，卤水中的杂质离子也会附着在吸附剂的沟槽、孔道或者吸附剂外表面，本申请通过脱附之前的超声振动和电机振动使得吸附在附着在吸附剂的沟槽、孔道或者吸附剂外表面的杂质掉落，并跟随清洗剂排出吸附腔室；确保在脱附过程中得到的脱附液中杂质降低，提高吸附效率。
可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种降低脱附液杂质含量的装置，其特征在于，包括：
吸附塔，包括吸附腔室和位于吸附腔室顶部和/或底部的振动腔室；所述吸附腔室内部填充吸附剂，所述振动腔室内部设置有超声发生器；所述吸附塔的底部设置有入液口，顶部设置有出液口；
振动电机，连接所述吸附腔室的外侧；
当卤水进入吸附腔室中时，先开启超声发生器和振动电机，再进行卤水脱附。
2.根据权利要求1所述的一种降低脱附液杂质含量的装置，其特征在于，所述卤水为盐湖卤水；所述吸附剂为锂离子吸附剂。
3.根据权利要求1所述的一种降低脱附液杂质含量的装置，其特征在于，所述超声发生器的频率为20-100kHz，振动电机的频率为1-100Hz。
4.根据权利要求1所述的一种降低脱附液杂质含量的装置，其特征在于，所述振动电机为两个，对称分布在所述吸附塔的左右两侧。
5.根据权利要求1所述的一种降低脱附液杂质含量的装置，其特征在于，所述振动电机与所述吸附塔通过连杆连接。
6.一种采用权利要求1所述的降低脱附液杂质含量的装置进行卤水脱附的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S01：经入液口向吸附腔室内部通入卤水；
S02：经入液口向吸附腔室内部通入清洗剂，并开启超声发生器和振动电机，去除吸附剂中的杂质离子；
S03：经入液口向吸附腔室内部通入洗脱剂，出液口输出脱附液；
S04：经入液口向吸附腔室内部通入清洗剂，去除吸附剂中的洗脱剂。
7.根据权利要求6所述的卤水脱附的方法，其特征在于，所述卤水为盐湖卤水；所述吸附剂为锂离子吸附剂。
8.根据权利要求7所述的卤水脱附的方法，其特征在于，所述杂质离子包括钠离子、钾离子、钙离子、锰离子中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的卤水脱附的方法，其特征在于，所述洗脱剂为酸溶液；所述清洗剂为水。
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