CN115253999A - 一种锂吸附材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种锂吸附材料，所述锂吸附材料为具有多孔结构的分子式为DG3(TO4)2(OH)6或DG3(TO4)2(OH,H2O)6的羟基合成盐，D代表配位数大于或等于9的阳离子，G代表形成八面体配位的元素，T代表形成四面体配位的元素。其制备方法包括：配制混合无机盐溶液，其中包含有阳离子D、G元素对应的阳离子以及含有T元素的含氧酸根离子；向混合无机盐溶液加入致孔剂混合获得反应液；将反应液置于反应釜中进行水热反应，然后依次进行过滤、洗涤和干燥处理，获得具有多孔结构的羟基合成盐，得到锂吸附材料。本发明提供的锂吸附材料具有吸附量高、循环使用寿命长等优点，不吸附硼酸盐，其合成过程中无需锂源，具有制备条件温和、工艺流程简单易行、对设备成本要求低且无污染的优点。

Description

一种锂吸附材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种锂吸附材料及其制备方法和应用。
背景技术
锂及其化合物广泛用于化工、医药、航天等领域，具有重要的战略地位，近年来随着能源、电池等行业的兴起，进一步加剧了对锂的需求。目前锂的来源主要来自含锂固体矿石和液态锂资源(如盐湖、海水等)，其中，含锂卤水矿床占全球锂资源的60％。盐湖中除了Li+以外，还有许多其他的阴阳离子共存，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、SO4 2-、硼酸盐等离子。在提取盐湖中的锂资源的过程中，盐湖中的其他离子会对锂离子的提取分离造成干扰，从而增加了提取锂资源的难度。
目前提取盐湖中的锂资源的方法主要有溶剂萃取法、沉淀法、膜分离法、吸附法和电化学法，由于盐湖一般位于高原、人少、交通不便、工业基础落后的地区，因此采用吸附法具有明显的优势。
目前通过吸附法提取盐湖中的锂资源所利用的锂吸附剂一般为铝系锂吸附LiAl-LDHs，所述铝氧锂吸附以多种锂源(氯化锂、碳酸锂、硫酸锂、硝酸锂、氢氧化锂)，以铝源(氯化铝、硫酸铝、碳酸铝、氢氧化铝和无定型三氧化二铝)，按照Li/Al＝1:3～4:1的比例进行制备和合成，经过陈化、过滤、干燥得到白色固体粉末的锂吸附剂LiAl-LDHs。
LiAl-LDHs锂吸附剂的吸附容量偏低、硼酸盐阴离子共吸脱附、循环使用性能差(溶损高、破损高、吸附剂再生时发生结构变化易造成吸附容量衰减)。此外，制备过程中需要锂源先制备目标化合物，然后脱锂得到欠锂的锂吸附剂，进行吸附-脱附(再生)循环，制备过程相对繁琐，成本上升。因此需要新类型锂吸附剂用于工业生产。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供一种羟基硫酸盐锂吸附剂及其制备方法和应用，以解决现有的锂吸附剂吸附容量偏低、循环使用性能差、硼酸盐阴离子共吸脱附，锂吸附剂成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种锂吸附材料，所述锂吸附材料为具有多孔结构的羟基合成盐，所述羟基合成盐的分子式为DG3(TO4)2(OH)6或DG3(TO4)2(OH,H2O)6，其中，D代表配位数大于或等于9的阳离子，G代表形成八面体配位的元素，T代表形成四面体配位的元素。
具体地，所述合成盐为以下分子式的合成盐中的任意一种：KAl3(SO4)2(OH)6、NaAl3(SO4)2(OH)6、(NH)4Al3(SO4)2(OH)6、(H3O,Ca)Al3(SO4)2(OH)6、Pb(Al,Cu)3(SO4)2(OH,H2O)6、(Na,Ca)2Al6(SO4)4(OH,H2O)12、CaAl6(SO4)4(OH)12、Pb(Fe,Cu)3(SO4)2(OH)6、BaAl6(SO4)4(OH)12、KFe3(SO4)2(OH)6、NaFe3(SO4)2(OH)6、(NH)4Fe3(SO4)2(OH)6、(H3O)Fe3(SO4)2(OH)6、AgFe3(SO4)2(OH)6、TiFe3(SO4)2(OH)6、PbFe6(SO4)4(OH)12、SrFe3(PO4)2(OH,H2O)6、PbFe3(PO4)2(OH,H2O)6、PbFe3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、BiFe3(PO4)2(OH)6、BaFe3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbFe3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、CaAl3(PO4)2(OH,H2O)6、CaAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、SrAl3(PO4)2(OH,H2O)6、SrAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、BaAl3(PO4)2(OH,H2O)6、PbAl3(PO4)2(OH,H2O)6、PbAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、CeAl3(PO4)2(OH)6、(Bi,Ca)Al3(PO4SiO4)2(OH)6、LaAl3(PO4)2(OH)6、NdAl3(PO4)2(OH)6、(Th,Pb)Al3(PO4SiO4)2(OH,H2O)6、CaAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbAl3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、SrAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、(Sr,Ce)Al3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、CeAl3(AsO4)2(OH)6、BaAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbGa3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、BaV3(PO4)2(OH,H2O)6。
本发明还提供了如上所述的锂吸附材料的制备方法，其包括：
配制混合无机盐溶液，所述混合无机盐溶液中包含有阳离子D、G元素对应的阳离子以及含有T元素的酸根离子；
向所述混合无机盐溶液加入致孔剂，混合获得反应液；所述致孔剂包括表面活性剂以及尿素和/或硫脲；
将所述反应液置于反应釜中进行水热反应，反应结束过滤获得固态的第一中间产物；
对所述第一中间产物洗涤处理以洗脱所述致孔剂，获得第二中间产物；
将所述第二中间产物进行干燥处理，获得所述具有多孔结构的羟基合成盐。
优选地，所述含有T元素的酸根离子选自SO4 2-、SiO4 4-、PO4 3-和AsO4 3-中的一种或两种以上。
优选地，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种以上；其中，所述阴离子表面活性剂为硬脂酸或十二烷基苯磺酸钠；所述阳离子表面活性剂为季铵化物；所述两性离子表面活性剂卵磷脂或氨基酸型活性剂或甜菜碱型活性剂；所述非离子表面活性剂为烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦或聚山梨酯。
优选地，所述水热反应的温度为70℃～180℃，反应时间为3h～12h。
优选地，所述洗涤处理是使用去离子水对所述第一中间产物进行多次洗涤至中性。
优选地，所述干燥处理是在50℃～80℃的温度下进行恒温干燥。
优选地，所述羟基合成盐为羟基硫酸盐，所述混合无机盐溶液是将可溶性的第一化合物和第二化合物溶解于水中获得，所述第一化合物能够在水中电离出阳离子D，所述第二化合物能够在水中电离出G元素对应的阳离子，所述第一化合物和所述第二化合物的至少其中之一能够在水中电离出硫酸根离子；所述致孔剂包括尿素和表面活性剂。
本发明的另一方面是提供了如上所述的锂吸附材料应用，其中，将所述锂吸附材料造粒后应用于从含锂离子的溶液中吸附提取锂离子。
有益效果：本发明实施例提供的锂吸附材料，采用具有多孔结构的羟基合成盐作为锂吸附材料，其具有吸附量高、循环使用寿命长、不吸附硼酸盐阴离子等优点，特别适合应用于从盐湖卤水中的吸附提取锂离子。另外，该锂吸附材料合成过程中无需消耗额外的锂源，具有制备条件温和、工艺流程简单易行、对设备成本要求低且无污染的优点，适用于大规模生产。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述，本发明的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
图1是本发明实施例中的锂吸附材料的制备方法的工艺流程图；
图2是本发明实施例1制备获得的锂吸附材料的XRD图；
图3是本发明实施例1制备获得的锂吸附材料的SEM图；
图4是本发明对比例1制备获得的锂吸附材料的XRD图；
图5是本发明实施例3制备获得的锂吸附材料的XRD图。
具体实施方式
以下，将参照附图来详细描述本发明的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本发明，并且本发明不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本发明的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开放的术语，含义是“包括但不限于”。术语“基于”、“根据”等表示“至少部分地基于”、“至少部分地根据”。术语“一个实施例”和“一实施例”表示“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”表示“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指代不同的或相同的对象。下面可以包括其他的定义，无论是明确的还是隐含的。除非上下文中明确地指明，否则一个术语的定义在整个说明书中是一致的。
本发明实施例首先提供了一种锂吸附材料，所述锂吸附材料为具有多孔结构的羟基合成盐，所述羟基合成盐的分子式为DG3(TO4)2(OH)6或DG3(TO4)2(OH,H2O)6，其中，D代表配位数大于或等于9的阳离子，G代表形成八面体配位的元素，T代表形成四面体配位的元素。其中，分子式为DG3(TO4)2(OH)6代表所述羟基合成盐不含结晶水，分子式为DG3(TO4)2(OH,H2O)6代表所述羟基合成盐含有结晶水。
其中，阳离子D例如是H3O+、K+、Na+、NH4 +、Ag+、Ti+、Pb2+、Ca2+、Ba2+等，G元素例如是Al、Fe、Ga、V等，T元素例如是S、P、As、Si等。
具体的方案中，所述合成盐为以下分子式的合成盐中的任意一种：KAl3(SO4)2(OH)6、NaAl3(SO4)2(OH)6、(NH)4Al3(SO4)2(OH)6、(H3O,Ca)Al3(SO4)2(OH)6、Pb(Al,Cu)3(SO4)2(OH,H2O)6、(Na,Ca)2Al6(SO4)4(OH,H2O)12、CaAl6(SO4)4(OH)12、Pb(Fe,Cu)3(SO4)2(OH)6、BaAl6(SO4)4(OH)12、KFe3(SO4)2(OH)6、NaFe3(SO4)2(OH)6、(NH)4Fe3(SO4)2(OH)6、(H3O)Fe3(SO4)2(OH)6、AgFe3(SO4)2(OH)6、TiFe3(SO4)2(OH)6、PbFe6(SO4)4(OH)12、SrFe3(PO4)2(OH,H2O)6、PbFe3(PO4)2(OH,H2O)6、PbFe3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、BiFe3(PO4)2(OH)6、BaFe3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbFe3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、CaAl3(PO4)2(OH,H2O)6、CaAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、SrAl3(PO4)2(OH,H2O)6、SrAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、BaAl3(PO4)2(OH,H2O)6、PbAl3(PO4)2(OH,H2O)6、PbAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、CeAl3(PO4)2(OH)6、(Bi,Ca)Al3(PO4SiO4)2(OH)6、LaAl3(PO4)2(OH)6、NdAl3(PO4)2(OH)6、(Th,Pb)Al3(PO4SiO4)2(OH,H2O)6、CaAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbAl3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、SrAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、(Sr,Ce)Al3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、CeAl3(AsO4)2(OH)6、BaAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbGa3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、BaV3(PO4)2(OH,H2O)6。
本发明实施例提供了如上所述的锂吸附材料的制备方法，参阅图1，所述制备方法包括以下步骤：
步骤S10、配制混合无机盐溶液，所述混合无机盐溶液中包含有阳离子D、G元素对应的阳离子以及含有T元素的酸根离子；
步骤S20、向所述混合无机盐溶液加入致孔剂，混合获得反应液；所述致孔剂包括表面活性剂以及尿素和/或硫脲；
步骤S30、将所述反应液置于反应釜中进行水热反应，反应结束过滤获得固态的第一中间产物；
步骤S40、对所述第一中间产物洗涤处理以洗脱所述致孔剂，获得具有多孔结构第二中间产物；
步骤S50、将所述第二中间产物进行干燥处理，获得所述具有多孔结构的羟基合成盐，得到所述锂吸附材料。
具体地，步骤S10中，将两种以上的化合物溶解于水中获得所述混合盐溶液。其中至少一种化合物为盐，其能够在水中电离出含有T元素的酸根离子以及阳离子D或G元素对应的阳离子的其中一个，D或G元素对应的阳离子的另外一个来自另一化合物，另一化合物可以是包含T元素酸根离子的盐。
其中，所述含有T元素的酸根离子是具有四面体结构的酸根阴离子，优选是选自SO4 2-、SiO4 4-、PO4 3-和AsO4 3-中的一种或两种以上。
进一步地，若是D或G元素对应的阳离子的另外一个来自氢氧化物或氯化物，可以在混合溶液中添加T元素的酸根离子对应的酸，一方面是调节所述混合盐溶液的pH值，另一方面是补充混合盐溶液的含有T元素的酸根离子。
例如，所要制备的多孔结构的羟基合成盐的分子式为：NaAl3(SO4)2(OH)6，即阳离子D为Na+，G元素为Al，T元素为S。则一种化合物可选择为Na2SO4，其在水溶液中电离出Na+和SO4 2-；另一种化合物可选择为Al2(SO4)3，其在水溶液中电离出Al3+和SO4 2-。
例如，所要制备的多孔结构的羟基合成盐的分子式为：NaFe3(SO4)2(OH)6，即阳离子D为Na+，G元素为Fe，T元素为S。则一种化合物可选择为Na2SO4，其在水溶液中电离出Na+和SO4 2-；另一种化合物可选择为FeCl3，其在水溶液中电离出Al3+和Cl-，此时，可以在混合溶液中添加H2SO4，一方面是调节所述混合盐溶液的pH值，另一方面是补充混合盐溶液的SO4 2-。
在一些具体实施例中，当阳离子D为NH4 +时，NH4 +可以是直接来自于步骤S20中的尿素，此时步骤S10中的配置的混合盐溶液可以是仅含有G元素对应的阳离子以及含有T元素的酸根离子。
具体地，步骤S20中，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种以上；其中，所述阴离子表面活性剂为硬脂酸或十二烷基苯磺酸钠；所述阳离子表面活性剂为季铵化物；所述两性离子表面活性剂卵磷脂或氨基酸型活性剂或甜菜碱型活性剂；所述非离子表面活性剂为烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦或聚山梨酯。
具体地，步骤S30中，所述水热反应的温度优选为70℃～180℃，例如是95℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃或180℃。反应时间优选为3h～12h，例如是3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h。
具体地，步骤S40中，所述洗涤处理是使用去离子水对所述第一中间产物进行多次洗涤至中性，即进行多次洗涤直至洗涤液的pH接近于7。
具体地，步骤S50中，所述干燥处理优选是在50℃～80℃的温度下进行恒温干燥。
在优选的方案中，所述羟基合成盐为羟基硫酸盐，所述混合盐溶液是将可溶性的第一化合物和第二化合物溶解于水中获得，所述第一化合物能够在水中电离出阳离子D，所述第二化合物能够在水中电离出G元素对应的阳离子，所述第一化合物和所述第二化合物的至少其中之一能够在水中电离出硫酸根离子；所述致孔剂包括尿素和表面活性剂。
具体地，第一化合物和第二化合物的其中之一选择为硫酸盐或硫酸氢盐，第一化合物和第二化合物的另一个可选择为硫酸盐、氯化物和硝酸盐。当第一化合物和第二化合物的另一个选择为氢氧化物或氯化物时，可进一步添加硫酸以调节溶液的pH值并提供硫酸根离子。
如上实施例提供的锂吸附材料，具体是具有多孔结构的羟基合成盐，其具有吸附容量高的有点，在吸附锂和脱附锂再生的过程中，不发生结构改变，因此该锂吸附材料结构强度高、溶损低，循环使用寿命长。该锂吸附材料的合成过程中无需消耗额外的锂源，合成原料易得，具有制备条件温和、工艺流程简单易行、对设备成本要求低且无污染的优点，适用于大规模生产。
本发明实施例的另一方面是提供了如上所述的锂吸附材料应用，其中，将所述锂吸附材料造粒后应用于从含锂离子的溶液中吸附提取锂离子。其中可以使用海藻酸钙造粒法或聚丙烯腈混合造粒法对锂吸附材料进行造粒。
(1)海藻酸钙法
作为一个示例，按照如下步骤进行造粒：将1.0g的海藻酸钠、0.5g的壳聚糖加入150mL去离子水，加入1mL的乙酸，搅拌均匀后加入10g～12g的本发明实施例提供的锂吸附材料粉末，再次搅拌均匀后滴入至4％的CaCl2溶液中，然后陈化和静置6～12h，得到颗粒状材料；接着将颗粒状材料转移至含有3～8％的戊二醛/1,4-二(环氧乙烷-2-基)苯/季戊四醇缩水甘油醚混合交联剂，在60℃下交联6小时，制备获得颗粒状的锂吸附剂。
(2)聚丙烯腈混合造粒法
作为一个示例，按照如下步骤进行造粒：将1.0g的聚丙烯腈、0.2g的盐酸羟胺加入100mL的去离子水中，加入0.05g的氢氧化钠，室温下搅拌8小时，过滤和干燥。然后将以上的混合物和0.2g的聚丙烯腈加入20mL的DMSO中，待溶解后加入10g的本发明实施例提供的锂吸附材料粉末，然后搅拌均匀后滴入去离子水中，然后陈化和静置6～12h，制备获得颗粒状的锂吸附剂。
本发明实施例中，将锂吸附材料造粒后从含锂离子的溶液中吸附提取锂离子的方法，主要包括以下操作：
吸附操作：根据采用吸附柱的填料高度(10cm～50cm)、柱内直径(1cm～5cm)、填料粒径(0.05cm～0.5cm)，选择合适的泵速(10ml/h～200ml/h)，将造粒获得的颗粒状的锂吸附剂转入吸附柱中，采用下进上出的模式，并检测流出液中的锂离子浓度，待料液中锂离子刚穿透吸附柱时停止动态吸附实验，其吸附容量在6.5mg/g～30mg/g之间。
脱附操作：根据采用吸附柱的填料高度、柱内直径、填料粒径，选择合适的泵速，将水溶液、低酸(pH在4-6之间)洗脱液、碳酸溶液下进上出泵入吸附柱中，收集洗脱液，并检测流出洗脱液中锂离子浓度，待流出液中锂离子浓度降低为零时，停止泵入洗脱液。
依序重复上述吸附处理和脱附处理操作。
实施例1
称取3mmol Al2(SO4)3·18H2O、8mmol尿素和1mol十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂溶于35mL水中，搅拌均匀后置于50ml的水热反应釜中，在160℃下反应4h。待反应结束后、冷却至室温，过滤，不断地用去离子水洗涤，直到上层水的pH接近7。清洗后将得到湿的白色粉末在60℃的恒温箱干燥，最终得到白色粉末产物(NH)4Al3(SO4)2(OH)6，对产物进一步研磨后密封保存备用。
所述白色粉末产物(NH)4Al3(SO4)2(OH)6为具有多孔结构的羟基硫酸盐锂吸附材料。
图2是本实施例制备获得的锂吸附材料的XRD图，图3是本实施例制备获得的锂吸附材料的SEM图。从图2和图3可获知，本实施例制备获得的锂吸附材料是具有多孔结构的羟基硫酸盐，其分子式为(NH)4Al3(SO4)2(OH)6。
利用海藻酸钙法进行造粒，将本实施例得到的锂吸附材料造粒后装入内径为2cm的定制吸附柱内，通过蠕动泵将浓度为500mg/L的氯化锂溶液从吸附柱底端泵入，泵速为45mL/h。待检测到有锂离子流出时，停止动态吸附实验。然后以2mL/min的流速泵入水溶液，至无锂离子流出为止。经过检测，本实施例中的锂吸附材料的吸附容量7.16mg/g。
对比例1
称取1.5mmolAl2(SO4)3·18H2O、19mmol尿素溶于30mL水中，搅拌均匀后置于50ml的水热反应釜中，在180℃下反应4h。待反应结束后、冷却至室温，过滤，不断地用去离子水洗涤，直到上层水的pH接近7。清洗后将得到湿的白色粉末在60℃的恒温箱干燥，最终得到白色粉末产物(NH)4Al3(SO4)2(OH)6，对产物进一步研磨后密封保存备用。
图4是对比例1制备获得的锂吸附材料的XRD图，从图4可获知，对比例1制备获得的锂吸附材料是羟基硫酸盐，其分子式也是(NH)4Al3(SO4)2(OH)6。
利用海藻酸钙法进行造粒，将本实施例得到的锂吸附材料造粒后装入内径为2cm的定制吸附柱内，通过蠕动泵将1000mg/L的氯化锂溶液从吸附柱低端泵入，泵速45mL/h。待检测到有锂离子流出时，停止动态吸附实验。然后以2mL/min的流速泵入水溶液，至无锂离子流出为止。经过检测，对比例1的吸附材料的吸附容量为6.77mg/g。
对比例1和实施例1中合成的羟基硫酸盐锂吸附材料为同一种物质，区别在于：对比例1中在合成(NH)4Al3(SO4)2(OH)6羟基硫酸盐锂吸附剂的过程中未添加表面活性剂(致孔剂)，制备得到的锂吸附材料的吸附容量为6.77mg/g；实施例1中在合成(NH)4Al3(SO4)2(OH)6锂吸附材料的过程中，使用十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，制备得到的锂吸附材料的吸附容量为7.16mg/g。上述对比表明，在合成羟基合成盐的锂吸附材料的过程中加入表面活性剂进行造孔，有利于增加所述羟基合成盐的锂吸附材料的吸附容量。
实施例2
称取4mmol Fe2(SO4)3、6mmol尿素和1.2mol十二烷基苯磺酸钠表面活性剂溶于80mL水中，搅拌均匀后置于50ml的水热反应釜中，在180℃下反应8h。待反应结束后、冷却至室温，过滤，不断地用去离子水洗涤，直到上层水的pH接近7。清洗后将得到湿的粉末在60℃的恒温箱干燥，最终得到粉末产物(NH4)Fe3(SO4)2(OH)6，对产物进一步研磨后密封保存备用。
所述白色粉末产物(NH4)Fe3(SO4)2(OH)6为具有多孔结构的羟基硫酸盐锂吸附材料。
利用聚丙烯腈法造粒，将本实施例得到的锂吸附材料造粒后装入内径为2cm的定制吸附柱内，通过蠕动泵将1000mg/L的氯化锂溶液从吸附柱低端泵入，泵速45mL/h。待检测到有锂离子流出时，停止动态吸附实验。然后以2mL/min的流速泵入水溶液，至无锂离子流出为止。经过检测，本实施例中的锂吸附材料的吸附容量10.53mg/g。
实施例3
称取5mmolAl2(SO4)3·18H2O、3mmol K2SO4、8mmol尿素和1mol十二烷基硫酸钠表面活性剂溶于80mL水中，pH值调节到1.6，搅拌均匀后置于，100ml的水热反应釜中，100℃下反应12h。待反应结束后、冷却至室温，过滤，不断地用去离子水洗涤，直到上层水的pH接近7。清洗后将得到湿的粉末在60℃的恒温箱干燥，最终得到粉末产物KAl3(SO4)2(OH)6，对产物进一步研磨后密封保存备用。
所述白色粉末产物KAl3(SO4)2(OH)6为具有多孔结构的羟基硫酸盐锂吸附材料。图5是实施例3制备获得的锂吸附材料的XRD图，从图5可获知，实施例3制备获得的锂吸附材料是羟基硫酸盐，其分子式为KAl3(SO4)2(OH)6。
利用海藻酸钙法造粒，将本实施例得到的锂吸附材料造粒后装入内径为2cm的定制吸附柱内，通过蠕动泵将1000mg/L的氯化锂溶液从吸附柱低端泵入，泵速45mL/h。待检测到有锂离子流出时，停止动态吸附实验。然后以2mL/min的流速泵入水溶液，至无锂离子流出为止。经过检测，本实施例中的锂吸附材料的吸附容量为8.36mg/g。
综上所述，本发明实施例提供的锂吸附材料，具体是具有多孔结构的羟基合成盐，其具有吸附容量高的有点，在吸附锂和脱附锂再生的过程中，不发生结构改变，因此该锂吸附材料结构强度高、溶损低，循环使用寿命长，特别适合应用于从盐湖卤水中的吸附提取锂离子。该锂吸附材料的合成过程中无需消耗额外的锂源，合成原料易得，具有制备条件温和、工艺流程简单易行、对设备成本要求低且无污染的优点，适用于大规模生产。
以上结合附图详细描述了本发明的实施例的可选实施方式，但是，本发明的实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的实施例的技术构思范围内，可以对本发明的实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的实施例的保护范围。

Claims (10)

1.一种锂吸附材料，其特征在于，所述锂吸附材料为具有多孔结构的羟基合成盐，所述羟基合成盐的分子式为DG3(TO4)2(OH)6或DG3(TO4)2(OH,H2O)6，其中，D代表配位数大于或等于9的阳离子，G代表形成八面体配位的元素，T代表形成四面体配位的元素。
2.根据权利要求1所述的锂吸附材料，其特征在于，所述合成盐为以下分子式的合成盐中的任意一种：KAl3(SO4)2(OH)6、NaAl3(SO4)2(OH)6、(NH)4Al3(SO4)2(OH)6、(H3O,Ca)Al3(SO4)2(OH)6、Pb(Al,Cu)3(SO4)2(OH,H2O)6、(Na,Ca)2Al6(SO4)4(OH,H2O)12、CaAl6(SO4)4(OH)12、Pb(Fe,Cu)3(SO4)2(OH)6、BaAl6(SO4)4(OH)12、KFe3(SO4)2(OH)6、NaFe3(SO4)2(OH)6、(NH)4Fe3(SO4)2(OH)6、(H3O)Fe3(SO4)2(OH)6、AgFe3(SO4)2(OH)6、TiFe3(SO4)2(OH)6、PbFe6(SO4)4(OH)12、SrFe3(PO4)2(OH,H2O)6、PbFe3(PO4)2(OH,H2O)6、PbFe3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、BiFe3(PO4)2(OH)6、BaFe3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbFe3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、CaAl3(PO4)2(OH,H2O)6、CaAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、SrAl3(PO4)2(OH,H2O)6、SrAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、BaAl3(PO4)2(OH,H2O)6、PbAl3(PO4)2(OH,H2O)6、PbAl3[(PO4SO4)]2(OH,H2O)6、CeAl3(PO4)2(OH)6、(Bi,Ca)Al3(PO4SiO4)2(OH)6、LaAl3(PO4)2(OH)6、NdAl3(PO4)2(OH)6、(Th,Pb)Al3(PO4SiO4)2(OH,H2O)6、CaAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbAl3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、SrAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、(Sr,Ce)Al3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、CeAl3(AsO4)2(OH)6、BaAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbAl3(AsO4)2(OH,H2O)6、PbGa3[(AsO4SO4)]2(OH,H2O)6、BaV3(PO4)2(OH,H2O)6。
3.根据权利要求1或2所述的锂吸附材料的制备方法，其特征在于，包括：
配制混合无机盐溶液，所述混合无机盐溶液中包含有阳离子D、G元素对应的阳离子以及含有T元素的酸根离子；
向所述混合无机盐溶液加入致孔剂，混合获得反应液；所述致孔剂包括表面活性剂以及尿素和/或硫脲；
将所述反应液置于反应釜中进行水热反应，反应结束过滤获得固态的第一中间产物；
对所述第一中间产物洗涤处理以洗脱所述致孔剂，获得第二中间产物；
将所述第二中间产物进行干燥处理，获得所述具有多孔结构的羟基合成盐。
4.根据权利要求3所述的锂吸附材料的制备方法，其特征在于，所述含有T元素的酸根离子选自SO4 2-、SiO4 4-、PO4 3-和AsO4 3-中的一种或两种以上。
5.根据权利要求3所述的锂吸附材料的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或两种以上；其中，
所述阴离子表面活性剂为硬脂酸或十二烷基苯磺酸钠；
所述阳离子表面活性剂为季铵化物；
所述两性离子表面活性剂卵磷脂或氨基酸型活性剂或甜菜碱型活性剂；
所述非离子表面活性剂为烷基葡糖苷、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦或聚山梨酯。
6.根据权利要求3所述的锂吸附材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为70℃～180℃，反应时间为3h～12h。
7.根据权利要求3所述的锂吸附材料的制备方法，其特征在于，所述洗涤处理是使用去离子水对所述第一中间产物进行多次洗涤至中性。
8.根据权利要求3所述的锂吸附材料的制备方法，其特征在于，所述干燥处理是在50℃～80℃的温度下进行恒温干燥。
9.根据权利要求3-8任一项所述的锂吸附材料的制备方法，其特征在于，所述羟基合成盐为羟基硫酸盐，所述混合无机盐溶液是将可溶性的第一化合物和第二化合物溶解于水中获得，所述第一化合物能够在水中电离出阳离子D，所述第二化合物能够在水中电离出G元素对应的阳离子，所述第一化合物和所述第二化合物的至少其中之一能够在水中电离出硫酸根离子；所述致孔剂包括尿素和表面活性剂。
10.一种如权利要求1或2所述的锂吸附材料应用，其特征在于，将所述锂吸附材料造粒后应用于从含锂离子的溶液中吸附提取锂离子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024011796A1 (zh) * 2022-07-13 2024-01-18 中国科学院青海盐湖研究所 一种锂吸附材料及其制备方法和应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000325779A (ja) * 1999-05-24 2000-11-28 Agency Of Ind Science & Technol 複合型リチウム吸着剤及びその製造方法
JP2001157838A (ja) * 1999-09-22 2001-06-12 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti リチウム吸着剤の製造方法
WO2011058841A1 (ja) * 2009-11-10 2011-05-19 財団法人北九州産業学術推進機構 リチウム吸着剤の製造方法及びリチウム吸着剤、リチウム吸着剤用原料、リチウム濃縮方法、リチウム濃縮装置
CN106076243A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 中国科学院青海盐湖研究所 一种微孔铝盐锂吸附剂及其制备方法、填料和富集锂离子的方法
WO2017089486A1 (fr) * 2015-11-24 2017-06-01 Eramet Procede de preparation d'un materiau adsorbant comprenant une etape de malaxage basique et procede d'extraction de lithium a partir de solutions salines utilisant ledit materiau
CN108993376A (zh) * 2018-09-17 2018-12-14 华东理工大学 一种铝盐锂吸附剂及其制备方法与应用
CN109266851A (zh) * 2018-09-07 2019-01-25 中国科学院青海盐湖研究所 一种通过磁性微孔锂吸附剂提取锂的方法
CN110639467A (zh) * 2019-10-18 2020-01-03 华东理工大学 一种磁性铝盐锂吸附剂的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015020090A (ja) * 2013-07-16 2015-02-02 独立行政法人産業技術総合研究所 リチウム吸着材料の製造方法およびリチウム吸着材料
JP6450446B2 (ja) * 2017-12-20 2019-01-09 国立研究開発法人産業技術総合研究所 リチウム吸着材料の製造方法およびリチウム吸着材料
CN109317087B (zh) * 2018-09-14 2021-09-07 四川泛宇锂能新材料科技有限公司 一种掺杂钛酸锂吸附剂及其制备方法
CN113731371B (zh) * 2020-05-29 2023-07-28 中国科学院青海盐湖研究所 一种锂离子吸附材料制备方法
CN114272914B (zh) * 2022-01-24 2023-06-02 北京碧水源膜科技有限公司 一种锂吸附剂、膜元件、其制备方法及锂提取方法与装置
CN115253999B (zh) * 2022-07-13 2023-06-23 中国科学院青海盐湖研究所 一种锂吸附材料及其制备方法和应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000325779A (ja) * 1999-05-24 2000-11-28 Agency Of Ind Science & Technol 複合型リチウム吸着剤及びその製造方法
JP2001157838A (ja) * 1999-09-22 2001-06-12 Natl Inst Of Advanced Industrial Science & Technology Meti リチウム吸着剤の製造方法
WO2011058841A1 (ja) * 2009-11-10 2011-05-19 財団法人北九州産業学術推進機構 リチウム吸着剤の製造方法及びリチウム吸着剤、リチウム吸着剤用原料、リチウム濃縮方法、リチウム濃縮装置
WO2017089486A1 (fr) * 2015-11-24 2017-06-01 Eramet Procede de preparation d'un materiau adsorbant comprenant une etape de malaxage basique et procede d'extraction de lithium a partir de solutions salines utilisant ledit materiau
CN106076243A (zh) * 2016-06-06 2016-11-09 中国科学院青海盐湖研究所 一种微孔铝盐锂吸附剂及其制备方法、填料和富集锂离子的方法
CN109266851A (zh) * 2018-09-07 2019-01-25 中国科学院青海盐湖研究所 一种通过磁性微孔锂吸附剂提取锂的方法
CN108993376A (zh) * 2018-09-17 2018-12-14 华东理工大学 一种铝盐锂吸附剂及其制备方法与应用
CN110639467A (zh) * 2019-10-18 2020-01-03 华东理工大学 一种磁性铝盐锂吸附剂的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QINGLONG LUO ET AL.: "Extraction of lithium from salt lake brines by granulated adsorbents", no. 628, pages 7 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024011796A1 (zh) * 2022-07-13 2024-01-18 中国科学院青海盐湖研究所 一种锂吸附材料及其制备方法和应用

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