KR101574847B1 - Lithium-manganese complex oxides, lithium-manganese adsorption precursor and method for preparing the same, and lithium adsorbent using the same - Google Patents

Lithium-manganese complex oxides, lithium-manganese adsorption precursor and method for preparing the same, and lithium adsorbent using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101574847B1
KR101574847B1 KR1020130071229A KR20130071229A KR101574847B1 KR 101574847 B1 KR101574847 B1 KR 101574847B1 KR 1020130071229 A KR1020130071229 A KR 1020130071229A KR 20130071229 A KR20130071229 A KR 20130071229A KR 101574847 B1 KR101574847 B1 KR 101574847B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lithium
manganese
adsorbent
precursor
composite oxide
Prior art date
Application number
KR1020130071229A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140001123A (en
Inventor
이상로
Original Assignee
이상로
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이상로 filed Critical 이상로
Publication of KR20140001123A publication Critical patent/KR20140001123A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101574847B1 publication Critical patent/KR101574847B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D15/00Lithium compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00Compounds of manganese

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬-망간 복합 산화물, 리튬-망간 흡착제용 전구체, 그의 제조방법, 그를 이용하는 리튬 흡착제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 리튬흡착제의 원료로서 유용한 전이금속이 포함된 리튬-망간 흡착제용 전구체를 단시간에 효율 좋게 제조할 수 있다. 그리고 이 리튬-망간 흡착제용 전구체로부터 얻어진 리튬흡착제는 흡착 부위가 다량 생성될 뿐만 아니라 균질하고, 산 강도가 높아 리튬에 대한 선택적 흡착성능이 우수하다. 또 흡착속도 및 흡착용량이 매우 크며 게다가 수용액 중에서 안정하다는 장점을 가지고 있다.The present invention relates to a lithium-manganese composite oxide, a precursor for a lithium-manganese adsorbent, a process for producing the same, a lithium adsorbent using the same, and a process for producing the same. According to the present invention, The precursor for the adsorbent can be efficiently produced in a short time. The lithium adsorbent obtained from the precursor for the lithium-manganese adsorbent not only has a large amount of adsorbed sites but also has a homogeneous and high acid strength, so that the selective adsorption performance to lithium is excellent. Also, the adsorption rate and the adsorption capacity are very high, and they are also stable in an aqueous solution.

Description

리튬-망간 복합 산화물, 리튬-망간 흡착제용 전구체, 및 그의 제조방법, 및 그를 이용하는 리튬 흡착제{LITHIUM-MANGANESE COMPLEX OXIDES, LITHIUM-MANGANESE ADSORPTION PRECURSOR AND METHOD FOR PREPARING THE SAME, AND LITHIUM ADSORBENT USING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lithium-manganese composite oxide, a lithium-manganese composite oxide, a precursor for a lithium-manganese adsorbent, a method for producing the same, and a lithium adsorbent using the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 리튬-망간 복합 산화물, 리튬-망간 흡착제용 전구체, 그의 제조방법 및 그를 이용하는 리튬 흡착제 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지열수와 온천수 그리고 특별히 해수 담수화 처리 폐기수, 천일염 간수 또는 함수, 석탄회수에 들어 있는 리튬에 대하여 선택적 흡착성능이 우수하며 많은 흡착량과 빠른 흡착속도를 나타내고, 용액에서 안정하면서도 독성이 적은 리튬 흡착제를 경제적으로 제조할 수 있는 리튬-망간 복합 산화물, 리튬-망간 흡착제용 전구체, 그의 제조방법, 그를 이용하는 리튬 흡착제 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a lithium-manganese composite oxide, a precursor for a lithium-manganese adsorbent, a method for producing the same, a lithium adsorbent using the same, and a method for preparing the same. More particularly, Or function, a lithium-manganese composite oxide which is excellent in selective adsorption performance against lithium contained in coal recovery, exhibits a large amount of adsorbed amount and fast adsorption rate, and can economically produce a lithium adsorbent stable in solution and low in toxicity, lithium - a precursor for a manganese adsorbent, a process for producing the same, a lithium adsorbent using the precursor, and a process for producing the same.

리튬금속 및 리튬 화합물은 많은 분야, 예를 들어 충방전이 가능한 리튬2차전지, 세라믹 전자재료, 냉매흡착제, 리튬 동위원소를 이용하는 의약품 등에 이용되고 있으며, 리튬의 수요는 전기자동차에 쓰이는 대용량 전지, 알루미늄 합금재료, 핵융합 연료 등의 사용량에 따라 매우 증대할 것이다. 그렇지만 한국을 포함한 대다수 국가에서는 리튬광석자원이 부족하여 리튬금속과 리튬 화합물을 전량 수입에 의존하고 있는 것이 현상이다. Lithium metal and lithium compounds are used in many fields, for example, lithium secondary batteries which can be charged and discharged, ceramic electronic materials, refrigerant adsorbents, pharmaceuticals using lithium isotopes, and the demand for lithium is large- Aluminum alloy material, fusion fuel, and the like. However, in the majority of countries including Korea, lithium ore resources are lacking, and it is a phenomenon that lithium metal and lithium compound depend entirely on imports.

한편, 한국의 경우, 삼면을 둘러싼 해양(Li 함유량 약 0.17ppm) 중에도 미량의 리튬이 함유되어 있고, 지열수와 온천수, 그리고 특별히 해수 담수화 처리 폐기수(Li 함유량 약 0.3 ppm), 천일염 간수(Li 함유량 약 1.7 ppm), 천일염 함수(Li 함유량 약 3.2ppm), 석탄회수(Li 함유량 약 1.65 ppm)는 해수보다 무려 수십배 이상의 상당한 양의 리튬을 함유하고 있다. 따라서 이 리튬을 효율 좋게 회수하는 기술을 확립하는 것이 매우 중요하게 요구되고 있다. 이와 관련하여, 해수 등에 존재하는 리튬을 포함하는 다양한 유용 금속의 회수기술 개발에 관한 연구는 약 40여년의 역사를 갖고 있고, 미량으로 존재하는 유용 금속의 회수를 위하여 많은 연구가 이루어졌지만, 아직까지 상업화 단계에는 이르지 못하였다. 특히 해수 담수화 처리 폐기수, 천일염 간수 또는 함수, 석탄회수에서 리튬(Li)을 회수하는 방법은 연구 단계에서 머물고 있다.On the other hand, in the case of Korea, a trace amount of lithium is contained in the ocean (Li content about 0.17 ppm) surrounding the three sides, and the geothermal water and the hot spring water, and especially the seawater desalination disposal water (Li content about 0.3 ppm) (Li content of about 3.2 ppm), and coal recovery (Li content of about 1.65 ppm) contain a considerable amount of lithium more than several tens of times greater than seawater. Therefore, it is very important to establish a technique for efficiently recovering lithium. In this regard, research on the development of recovery technologies for various metals including lithium in seawater has a history of about forty years, and many studies have been conducted to recover valuable metals present in trace amounts. However, It did not reach commercialization stage. In particular, methods for recovering lithium (Li) from seawater desalination disposal water, solar salt water or func- tion, and coal recovery remain at the research stage.

지금까지 유용금속의 회수를 위하여 연구, 개발된 채취 기술로는 흡착법, 공침법, 용매추출법, 이온부선법, 이온교환법 등이 알려져 있고, 이들 중에서 상업적으로 실용화 가능성이 가장 높은 기술로는 흡착법을 꼽을 수 있다.So far, extraction techniques such as adsorption, coprecipitation, solvent extraction, ion flotation, and ion exchange have been known for the recovery of metals that have been studied and developed. Among these, adsorption techniques .

상기 흡착법에 이용되는 흡착제는 크게 무기계 및 유기계 흡착제로 구분할 수 있고, 높은 흡착성능 및 선택성, 그리고 빠른 흡착속도를 가지고 있다. 또한 화학적 안정성, 내구성, 낮은 독성 및 경제성 등의 다양한 요소에서 우수할 것이 요구된다.The adsorbent used in the adsorption method can be largely classified into an inorganic adsorbent and an organic adsorbent, and has high adsorption performance, selectivity, and fast adsorption rate. It is also required to be excellent in various factors such as chemical stability, durability, low toxicity and economy.

특히, 리튬에 대해 선택적으로 흡착하는 경우에, 리튬을 함유하는 망간 산화물을 전구체로 이용한 것이 리튬 흡착제로서 우수하다는 것이 인정되어 희박용액으로부터 리튬 채취용 흡착제로서의 응용이 기대되고 있다. Particularly, in the case of selective adsorption to lithium, it has been recognized that using manganese oxide containing lithium as a precursor is excellent as a lithium adsorbent, and application as an adsorbent for lithium sampling from a lean solution is expected.

그러나, 종래 이용되는 리튬 흡착제의 전구체에 있어서, 좀더 선택적 흡착성능이 우수하며 많은 흡착량과 빠른 흡착속도를 나타내고, 용액에서 안정하면서도 독성이 적은 리튬 흡착제를 경제적으로 제조할 수 있는 전구체로 이용될 수 있는 물질에 관한 요구는 여전히 존재한다.
However, as a precursor of a lithium adsorbent conventionally used, it can be used as a precursor capable of economically producing a lithium adsorbent having a more selective adsorption performance, exhibiting a large adsorption amount and a fast adsorption rate, and being stable in solution and having low toxicity There is still a need for a substance.

본 발명은 선택적 흡착성능이 우수하며 많은 흡착량과 빠른 흡착속도를 나타내고, 용액에서 안정하면서도 독성이 적은 리튬 흡착제를 경제적으로 제조할 수 있는, 리튬-망간 복합 산화물, 리튬-망간 흡착제용 전구체 및 이들의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention relates to a lithium-manganese composite oxide, a precursor for a lithium-manganese adsorbent and a lithium-manganese complex adsorbent, which are excellent in selective adsorption performance and exhibit a large adsorption amount and a fast adsorption rate and can economically produce a lithium adsorbent which is stable in solution and low in toxicity. And a method for producing the same.

또한, 본 발명은 상기 리튬-망간 복합 산화물 및 리튬-망간 흡착제용 전구체에서 리튬을 탈리시킨 리튬 흡착제 및 그 제조방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
It is still another object of the present invention to provide a lithium adsorbent in which lithium is desorbed from the lithium-manganese composite oxide and a precursor for a lithium-manganese adsorbent, and a process for producing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 나타내어지는 리튬-망간 복합 산화물, 및 화학식 2로 나타내어지는 리튬-망간 흡착제용 전구체를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a lithium-manganese composite oxide represented by the following Chemical Formula 1 and a precursor for a lithium-manganese adsorbent represented by Chemical Formula 2.

[화학식 1] [Chemical Formula 1]

LixMyMnzO2 Li x M y Mn z O 2

(상기 식에서, M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Si 또는 Zn이고, 0.5≤x≤1.6, 0<y≤0.4 및 0.1≤z≤1.6 이다)
0.5, 0. < RTI ID = 0.0 &gt; x &lt; / RTI &gt;Lt; / =

[화학식 2] (2)

LixMyMnzO4 Li x M y Mn z O 4

(상기 식에서, M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Si 또는 Zn이고, 1≤x≤1.6, 0<y≤0.5 및 1.1≤z≤1.6 이며, y+z≤1.6 이다)0 < y &lt; 0.5 and 1.1, wherein M is at least one element selected from the group consisting of Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, 1.6 and y + z? 1.6)

또한, 본 발명은 리튬 원료 물질을 포함하는 수성 매질에 망간 원료 물질 및 금속 원료 물질을 투입하여 반응시키는 단계를 포함하는 리튬-망간 복합 산화물의 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for preparing a lithium-manganese composite oxide, which comprises the step of charging a manganese raw material and a metal raw material into an aqueous medium containing a lithium raw material and reacting.

또한, 본 발명은 리튬 원료 물질을 포함하는 수성 매질에 망간 원료 물질 및 금속 원료 물질을 투입하여 반응시켜 리튬-망간 복합 산화물을 제조하는 단계; 및 상기 단계에서 생성된 복합 산화물을 열처리하는 단계를 포함하는 리튬-망간 흡착제용 전구체를 제조하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a lithium-manganese composite oxide, comprising: preparing a lithium-manganese composite oxide by charging a manganese raw material and a metal raw material into an aqueous medium containing a lithium raw material and reacting; And a step of heat-treating the composite oxide produced in the step (a) above, to prepare a precursor for a lithium-manganese adsorbent.

또한, 본 발명은 상기 리튬-망간 흡착제용 전구체에서 리튬 이온이 탈리된 리튬 흡착제를 제공한다.The present invention also provides a lithium adsorbent in which lithium ions are desorbed from the precursor for the lithium-manganese adsorbent.

또한 본 발명은 상기 리튬-망간 흡착제용 전구체를 산 처리하는 단계를 포함하는 리튬 흡착제의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a process for producing a lithium adsorbent comprising the step of acid-treating the precursor for lithium-manganese adsorbent.

본 발명에 의하면 리튬흡착제의 원료로서 유용한 리튬-망간 복합 산화물 및 리튬-망간 흡착제용 전구체를 단시간에 효율 좋게 제조할 수 있다. 또한, 이러한 리튬-망간 복합 산화물 및 리튬-망간 흡착제용 전구체를 이용하여 얻어진 리튬흡착제는 흡착 부위가 다량 생성되며, 균질하고 또 산 강도가 높아 리튬에 대한 선택적 흡착성능이 우수하며 리튬이 함유되어 있는 해수 담수화 처리 폐기수, 천일염 간수 또는 함수, 석탄회수와 같은 희박용액으로부터 리튬을 효율 좋게 회수할 수 있다. 또한 본 리튬 흡착제는 흡착속도 및 흡착용량이 매우 크며 수용액 중에서 안정하다는 장점을 가지고 있다.
According to the present invention, a lithium-manganese composite oxide useful as a raw material for a lithium adsorbent and a precursor for a lithium-manganese adsorbent can be efficiently produced in a short time. The lithium adsorbent obtained by using such a lithium-manganese composite oxide and a precursor for a lithium-manganese adsorbent has a large amount of adsorbed sites, is homogeneous and has high acid strength, so that it has excellent selective adsorption performance to lithium, It is possible to efficiently recover lithium from a lean solution such as waste water desalinated in sea water desalination treatment, saline solution or function, and coal recovery. In addition, the present lithium adsorbent has a very high adsorption rate and adsorption capacity and is stable in an aqueous solution.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예로서 화학식 1의 리튬-망간 복합 산화물의 X-선 회절 패턴을 나타내는 것이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예로서 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체의 X-선 회절 패턴을 나타내는 것이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예로서 본 발명의 흡착제에 의해 리튬을 흡착한 후의 X-선 회절 패턴을 나타내는 것이다.
Figs. 1 to 4 show an X-ray diffraction pattern of the lithium-manganese composite oxide of Formula 1 as an embodiment of the present invention.
5 to 10 show an X-ray diffraction pattern of a precursor for a lithium-manganese adsorbent of Chemical Formula 2 as an embodiment of the present invention.
11 to 13 show an X-ray diffraction pattern after lithium was adsorbed by the adsorbent of the present invention as an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명은 하기 화학식 1로 나타내어지는 리튬-망간 복합 산화물에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium-manganese composite oxide represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

LixMyMnzO2 Li x M y Mn z O 2

(상기 식에서, M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Si 또는 Zn이고, 0.5≤x≤1.6, 0<y≤0.4 및 0.1≤z≤1.6 이다)0.5, 0. < RTI ID = 0.0 &gt; x &lt; / RTI &gt;Lt; / =

또한, 본 발명은 하기 화학식 2로 나타내어지는 리튬-망간 흡착제용 전구체에 관한 것이다.The present invention also relates to a precursor for a lithium-manganese adsorbent represented by the following formula (2).

[화학식 2](2)

LixMyMnzO4 Li x M y Mn z O 4

(상기 식에서, M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Si 또는 Zn이고, 1≤x≤1.6, 0<y≤0.5 및 1.1≤z≤1.6 이며, y+z≤1.6 이다)0 < y &lt; 0.5 and 1.1, wherein M is at least one element selected from the group consisting of Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, 1.6 and y + z? 1.6)

바람직한 일 형태로서, 본 발명의 상기 화학식 1의 리튬-망간 복합 산화물은 사방정계(Orthorhombic) 결정 구조로서 Pmnm 공간군(space group)을 가진다. In a preferred embodiment, the lithium-manganese composite oxide of Formula 1 of the present invention has a Pmnm space group as an orthorhombic crystal structure.

바람직한 일 형태로서, 본 발명의 리튬-망간 흡착제용 전구체는 리튬-망간 복합산화물의 사방정계(Orthorhombic) 구조에서 응스피넬(pseudo spinel)형으로 변화하는 구조를 가진다.In a preferred form, the precursor for the lithium-manganese adsorbent of the present invention has a structure in which the lithium-manganese composite oxide changes into an orthorhombic structure to a pseudo spinel structure.

상기 화학식 1의 리튬-망간 복합산화물은 리튬 원료 물질을 포함하는 수성 매질에 망간 원료 물질 및 금속 원료 물질을 투입하여 반응시키는 단계를 포함한 제조 방법에 의해 제조된다.The lithium-manganese composite oxide of Formula 1 is prepared by a process comprising the steps of charging a manganese raw material and a metal raw material into an aqueous medium containing a lithium raw material and reacting the same.

또한, 상기 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체는 상기 제조된 리튬-망간 복합 산화물을 열처리하여 제조된다. 보다 구체적으로, 상기 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체는 (i) 리튬 원료 물질을 포함하는 수성 매질에 망간 원료 물질 및 금속 원료 물질을 투입하여 반응시키는 단계; 및 (ii) 상기 단계에서 생성된 물질을 열처리 하는 단계를 포함한 제조 방법에 의하여 제조된다.The precursor for the lithium-manganese adsorbent of Formula 2 is prepared by heat-treating the lithium-manganese composite oxide. More specifically, the precursor for a lithium-manganese adsorbent of Formula 2 may be prepared by: (i) charging a manganese raw material and a metal raw material into an aqueous medium containing a lithium raw material to react; And (ii) heat treating the material produced in said step.

본 발명에서 이용될 수 있는 리튬 원료 물질은 특히 제한되는 것은 아니나, 리튬을 함유하는 수용성 염을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 리튬 탄산염, 리튬 수산화물, 리튬 질산염, 리튬 아세트산염 및 그들의 조합으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 리튬 원료로 이용할 수 있다. The lithium source material usable in the present invention is not particularly limited, but it is preferable to use a water-soluble salt containing lithium. Specifically, a material selected from the group consisting of lithium carbonate, lithium hydroxide, lithium nitrate, lithium acetate and combinations thereof can be used as a source of lithium.

바람직한 리튬 원료는 리튬 수산화물인 수산화리튬이다. 상기 수산화리튬은 탄산리튬과 수산화칼슘 또는 유산리튬과 수산화바륨의 복분해에 의해 얻어질 수 있는 화합물로서, 일수염 또는 무수염으로 존재하나, 본 발명에서는 어느 것을 사용하여도 무방하다.A preferred lithium source is lithium hydroxide, lithium hydroxide. The lithium hydroxide is a compound which can be obtained by metathesis of lithium carbonate and calcium hydroxide or lithium lactate and barium hydroxide, and is either monohydrate or anhydrous, but any of them may be used in the present invention.

또한, 망간 원료 물질로는 특히 제한되는 것은 아니나, 망간, 망간 산화물, 망간 수산화물 및 그들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 이용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 γ-MnOOH, Mn3O4 또는 Mn2O3를 사용할 수 있다. γ-MnOOH는 유산망간(II)이나 염화망간(II)의 수용액에 과산화수소와 암모니아를 첨가해 가열함으로써 얻어질 수 있으며, 화학식 MnO(OH)로 나타내어진다. 상기 γ-MnOOH는 구체적인 일 예로서 결정성 분말 형태로 사용될 수 있다. 또한, 상기 Mn2O3 와 Mn3O4 는 구체적인 일 예로서 결정성 분말 형태로 사용될 수 있다. The material for the manganese raw material is not particularly limited, but it is preferable to use a material selected from the group consisting of manganese, manganese oxide, manganese hydroxide and combinations thereof, more preferably γ-MnOOH, Mn 3 O 4 or Mn 2 O 3 can be used. γ-MnOOH can be obtained by adding hydrogen peroxide and ammonia to an aqueous solution of manganese (II) chloride or manganese (II) chloride, and is represented by the formula MnO (OH). The γ-MnOOH may be used in the form of a crystalline powder as a specific example. The Mn 2 O 3 and Mn 3 O 4 may be used in the form of a crystalline powder as a specific example.

나아가, 금속 원료 물질로는 상기 화학식 1 및 화학식 2의 M으로 정의된 금속, 즉, Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Si 또는 Zn인 금속, 그 산화물 및 수산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적인 예로는, GeO2, Al2O3, Al(OH)3, B2O3, TiO2, VO, V2O3, V2O4, V2O5, V4O7, Cr2O3, Fe(OOH), 2CoCO33Co(OH)2, Ni(OH)2, Cu(OH)2, ZrO2, Nb2O5, MoO3, SiO2, ZnO 등을 들 수 있고, 이외에도 상기 언급된 바와 같이, 금속 M을 포함하는 산화물, 수산화물 등이 제한없이 이용될 수 있다.In addition, the metal raw material may be a metal defined by M in the above Chemical Formulas 1 and 2, that is, Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Zn, a metal oxide thereof, an oxide thereof, and a hydroxide, but the present invention is not limited thereto. Specific examples thereof include GeO 2 , Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , B 2 O 3 , TiO 2 , VO, V 2 O 3 , V 2 O 4 , V 2 O 5 , V 4 O 7 , Cr 2 O 3, Fe (OOH), 2CoCO 3 3Co (OH) 2, Ni (OH) 2, Cu (OH) 2, ZrO 2, Nb2O 5, MoO 3, SiO 2, can be exemplified by ZnO, etc., in addition to the above mentioned As noted, oxides, hydroxides, and the like, including metal M, may be used without limitation.

화학식 1을 따르는 본 발명에 따른 리튬-망간 복합산화물은 상기 리튬 원료 물질을 포함하는 수성 매질에 망간 원료 물질과 금속 원료 물질을 투입하여 반응시켜 제조할 수 있다.The lithium-manganese composite oxide according to the present invention according to Formula 1 can be prepared by charging a manganese raw material and a metal raw material into an aqueous medium containing the lithium raw material and reacting.

상기 제조방법에 있어서, 리튬 원료 물질이 포함되는 수성 매질은 상기 리튬 원료 물질을 수성 매질 속에 넣어 용해시키는 것에 의해 제조될 수 있는데, 이때 수성 매질로서 물 또는 물과 유기 용제의 혼합물을 사용할 수 있다. 유기 용제의 구체적인 예로서는 알콜, 아세톤 등을 사용할 수 있는데, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 수성 매질 내의 리튬 원료의 농도는 바람직하게는 10 내지 15 질량%이다. 또한, 리튬 원료 물질은 망간 원료 물질에 비해 과량으로 사용되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 리튬 원료 물질은 망간 원료 물질과 대비하여 2.5 내지 4배, 보다 바람직하게는 3.0 내지 3.5배, 보다 더 바람직하게는 3.2 내지 3.3배의 양으로 사용한다. In the above production method, an aqueous medium containing a lithium source material may be prepared by dissolving the lithium source material in an aqueous medium, wherein water or a mixture of water and an organic solvent may be used as the aqueous medium. Specific examples of the organic solvent include, but are not limited to, alcohol, acetone, and the like. The concentration of the lithium source in the aqueous medium is preferably 10 to 15 mass%. Further, it is preferable that the lithium raw material is used in an excessive amount in comparison with the manganese raw material. More specifically, the lithium raw material is used in an amount of 2.5 to 4 times, more preferably 3.0 to 3.5 times, and still more preferably 3.2 to 3.3 times as much as the manganese raw material.

바람직한 일 양태에서, 상기 제조 단계에서 리튬 원료 물질이 포함되는 수성 매질에 망간 원료 물질과 전이금속을 투입하여 혼합한 후, 내압용기에 장입하고, 바람직하게 100 내지 140℃, 보다 바람직하게는 110 내지 120℃의 온도 범위에서 60분 내지 24시간, 바람직하게는 120분 내지 24시간, 보다 바람직하게는 120분 내지 20시간 정도 가열장치를 이용하여 반응시킬 수 있다. In a preferred embodiment, the manganese raw material and the transition metal are charged into an aqueous medium containing the lithium raw material in the preparation step, and then charged into a pressure-resistant vessel, preferably 100 to 140 ° C, more preferably 110 to 140 ° C, The reaction may be carried out at a temperature of 120 占 폚 for 60 minutes to 24 hours, preferably 120 minutes to 24 hours, more preferably 120 minutes to 20 hours using a heating device.

이때, 반응시간을 단축시키기 위해 박스형 전기로에서 압력용기를 사용할 수 있다. 그러한 압력용기는 예를 들어 2MPA@250℃의 압력용기일 수 있으나, 반드시 이로 제한되는 것은 아니다. At this time, in order to shorten the reaction time, a pressure vessel can be used in a box-type electric furnace. Such a pressure vessel may, for example, be a pressure vessel of 2 MPA @ 250 DEG C, but is not necessarily limited thereto.

이러한 제조 방법에 따라 제조된 화학식 1의 리튬-망간 복합 산화물은 사방정계 결정 구조를 가지며, 구체적인 일 예로서 LixMyMnzO2 (M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Si 또는 Zn이고, 0.5≤x≤1.6, 0<y≤0.4 및 0.1≤z≤1.6) 조성을 가진다. 이러한 리튬-망간 복합 산화물은 상기 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체의 중간체로서 유용하게 사용될 수 있다. The lithium-manganese composite oxide according to the present invention has an orthorhombic crystal structure, and a specific example thereof is Li x M y Mn z O 2 (M = Ge, Al, B, Ti, 0.5, x < = 1.6, 0 &lt; y? 0.4 and 0.1? Z? 1.6). Such a lithium-manganese composite oxide can be usefully used as an intermediate of the precursor for the lithium-manganese adsorbent of Formula 2 above.

이와 같이 얻어진 리튬-망간 복합산화물은 얻어진 자체로 상기 화학식 2의 리튬-망간-전이금속 흡착제용 전구체의 제조에 사용될 수도 있으나, 필요한 경우, 물과 같은 적절한 용매를 사용하여 세척하거나 적절한 온도(바람직하게는 50 내지 80℃)에서 건조시킨 후 상기 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체의 제조에 사용될 수 있다. The lithium-manganese composite oxide thus obtained may itself be used in the preparation of the precursor for the lithium-manganese-transition metal adsorbent of Chemical Formula 2 above, but if necessary, it may be washed with a suitable solvent such as water, May be used in the preparation of the precursor for the lithium-manganese adsorbent of the above formula (2) after drying at 50 to 80 ° C.

화학식 2를 따르는 본 발명에 따른 리튬-망간 흡착제용 전구체는 (i) 상기 리튬 원료 물질을 포함하는 수성 매질에 망간 원료 물질과 금속 원료 물질을 투입하여 반응시키고, (ii) 이후 상기 반응에서 생성된 산물을 열처리하는 단계에 의해 제조할 수 있다.The precursor for a lithium-manganese adsorbent according to the present invention according to Formula 2 may be prepared by (i) introducing a raw material of manganese and a metal raw material into an aqueous medium containing the lithium source material to react and (ii) And heat-treating the product.

상기 단계 (i)은 상술한 본 발명의 화학식 1의 리튬-망간 복합 산화물을 제조하는 방법과 동일하므로 이하에서는 생략한다.The step (i) is the same as the method for producing the lithium-manganese composite oxide of the formula (1) of the present invention, and will not be described below.

상기 단계 (ii)는 상기 단계 (i)에서 얻어진 산물인 리튬-망간 복합산화물을 열처리하여 최종적으로 화학식 2의 리튬-망간 복합산화물을 제조하는 것이다. 상기 과정에서, 열처리는 300 내지 500℃, 바람직하게는 350 내지 450℃에서 수행한다. 상기 온도 범위 이외에서 열처리를 하는 경우 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체의 물리적 강도가 감소하고 화학적 안정성이 불완전하여 이후 리튬 흡착제로 사용할 때 리튬의 흡착 효능 및 선택성이 감소되는 문제가 있다. 이러한 열처리 단계에 의해 3가의 Mn이 안정한 4가의 Mn으로 변화될 수 있고, 결정화 반응이 진행되어 균일한 구조의 결정이 생성된다. 상기 열처리 시간은 적어도 10분, 바람직하게는 60분 이상, 보다 바람직하게는 2시간 내지 24시간, 보다 더 바람직하게는 4시간 내지 24시간이다.The step (ii) is a step of heat-treating the lithium-manganese composite oxide, which is the product obtained in the step (i), to finally produce the lithium-manganese composite oxide of the formula (2). In the above process, the heat treatment is performed at 300 to 500 ° C, preferably 350 to 450 ° C. In the case of performing the heat treatment outside the above-mentioned temperature range, the physical strength of the precursor for the lithium-manganese adsorbent of Chemical Formula 2 is decreased and the chemical stability is incomplete, so that there is a problem in that lithium adsorption efficiency and selectivity are decreased when used as a lithium adsorbent. By this heat treatment step, the trivalent Mn can be changed to a stable tetravalent Mn, and the crystallization reaction proceeds to produce crystals of a uniform structure. The heat treatment time is at least 10 minutes, preferably at least 60 minutes, more preferably from 2 hours to 24 hours, even more preferably from 4 hours to 24 hours.

나아가, 상기 열처리 단계는 산소 또는 공기 중에서 수행될 수 있는데, 산소 분위기 안에서 수행되는 경우에는 반응시간이 좀 더 단축될 수 있다. Further, the heat treatment step may be performed in oxygen or air, and the reaction time may be further shortened when the heat treatment is performed in an oxygen atmosphere.

이상과 같은 방법에 따라 제조된 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체는 스피넬형 구조를 가지며, 구체적인 일 예로서 LixMyMnzO4 (M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Si 또는 Zn이고, 1≤x≤1.6, 0<y≤0.5 및 1.1≤z≤1.6 이며, y+z≤1.6임)의 조성을 가진다. 이러한 리튬-망간 흡착제용 전구체는 리튬 흡착제의 전구체로서 유용하게 사용될 수 있다.The precursor for the lithium-manganese adsorbent of Formula 2, prepared according to the above process, has a spinel structure. As a specific example, Li x M y Mn z O 4 (M = Ge, Al, B, Ti, , Fe, Co, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Si or Zn and 1? X? 1.6, 0? Y? 0.5 and 1.1? Z? 1.6 and y + z? Such a precursor for a lithium-manganese adsorbent can be usefully used as a precursor of a lithium adsorbent.

또한, 본 발명은 상기 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체에서 리튬 이온이 탈리된 리튬 흡착제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 리튬 흡착제는 상기 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체를 산처리 하여 상기 리튬-망간 흡착제용 전구체 중의 리튬을 용출시켜 탈리하는 공정에 의해 얻어질 수 있다. 산처리 공정은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 있으므로, 본 발명에서는 이러한 공지된 방법 중에서 적절한 것을 선택하여 사용할 수 있다. 산처리에 사용되는 산성 용액은 pH 3 이하의 약산 수용액이 바람직하고, 구체적인 예로서 염산, 황산, 옥소산, 인산 등의 무기산을 들 수 있다. 산처리의 예로서, 상기 산 용액에 화학식 2의 리튬-망간 흡착제용 전구체를 수시간에서 수일간 넣어 처리할 수 있다. 구체적인 일 실시 양태로서, 본 실시예에서는 0.3M 내지 O.7M, 바람직하게는 0.4M 내지 0.6M, 보다 바람직하게는 0.45M 내지 0.55M의 염산 수용액 중에 2일 내지 5일, 바람직하게는 3일 내지 4일 동안 본 발명의 리튬-망간 흡착제용 전구체 결정을 침전시켜 처리하였다.The present invention also relates to a lithium adsorbent in which the lithium ion is desorbed from the precursor for the lithium-manganese adsorbent of Formula 2 above. The lithium adsorbent according to the present invention can be obtained by a step of acid-treating the precursor for the lithium-manganese adsorbent of Formula 2 and eluting lithium from the precursor for the lithium-manganese adsorbent to desorb. Since the acid treatment process is well known to those skilled in the art, it is possible to select an appropriate one among the known methods in the present invention. The acidic solution used in the acid treatment is preferably a weak acid aqueous solution having a pH of 3 or less, and specific examples thereof include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, oxo acid, and phosphoric acid. As an example of the acid treatment, a precursor for the lithium-manganese adsorbent of Chemical Formula 2 may be added to the acid solution for several hours to several days. In one specific embodiment, in the present embodiment, the reaction is carried out in an aqueous hydrochloric acid solution of 0.3M to 0.7M, preferably 0.4M to 0.6M, more preferably 0.45M to 0.55M for 2 days to 5 days, preferably 3 days For four days Precursor crystals for the lithium-manganese adsorbent of the present invention were precipitated and treated.

이와 같이 형성된 본 발명에 따른 리튬 흡착제는 리튬을 흡착할 수 있는 흡착 부위가 다량 생성되고, 균질하며 또 산 강도가 높아 리튬에 대한 선택적 흡착성능이 우수하며 석탄회수, 염수, 담수 및 해수와 같은 희박용액으로부터도 리튬을 효율 좋게 회수할 수 있다. 또 흡착속도 및 흡착용량이 매우 크며, 수용액 중에서 안정하다는 장점을 가지고 있다.
The thus-formed lithium adsorbent according to the present invention has a large amount of adsorbed sites capable of adsorbing lithium, is homogeneous, has a high acid strength and thus is excellent in selective adsorption to lithium, and can be recovered from coal such as salvage, It is possible to efficiently recover lithium from the solution. Also, the adsorption rate and the adsorption capacity are very large and they are stable in an aqueous solution.

[실시예][Example]

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

참고예 1:Reference Example 1:

1M 염화망간수용액중에 과산화수소 10 질량%를 함유한 1M 암모니아수를 첨가하여 생성하는 침전을 포집하여 노화, 물세정, 건조함으로써 γ-MnOOH을 갈색 결정체로 얻었다. 이것의 분해온도는 350℃였다.
1M ammonia water containing 10% by mass of hydrogen peroxide was added to a 1M aqueous solution of manganese chloride, and the resulting precipitate was collected, aged, washed with water and dried to obtain γ-MnOOH as brown crystals. Its decomposition temperature was 350 ° C.

실시예 1:Example 1:

100ml 체적의 내압성 테프론 용기에 4M LiOH 수용액 80ml를 장입하고, 상기 참고예에서 수득된 γ-MnOOH 결정체와 Al2O3를 4g 넣은 후, 상기 테프론 용기를 2MPA@250℃의 오토클레이브에 넣고 가열장치(박스형 전기로)를 이용하여 120℃에서 20시간 반응시켰다. 계속해서 생성한 고체를 분별하여 물세정 한 후 70℃에서 24시간 건조하여 Li[Al0.08Mn0.92]O2에 해당하는 조성을 갖는 리튬-망간 복합 산화물을 얻었다. A pressure-resistant Teflon vessel having a volume of 100 ml was charged with 80 ml of a 4 M LiOH aqueous solution, and 4 g of the γ-MnOOH crystals and Al 2 O 3 obtained in the above-mentioned Reference Example were placed. The Teflon vessel was placed in an autoclave at 2 MPa at 250 ° C., (Box-type electric furnace) at 120 ° C for 20 hours. The resulting solid was fractionated, washed with water and dried at 70 ° C for 24 hours to obtain a lithium-manganese composite oxide having a composition corresponding to Li [Al 0.08 Mn 0.92 ] O 2 .

이와 같이 얻어진 리튬-망간 복합 산화물의 X-선회절 패턴(Philip X’pert X-ray Diff.)을 측정하였다. 상기 X선 회절 분석은 CuKα의 X선(1.5418, 40kV/30mA)을 사용하여 10~90°의 2θ 범위에서 0.02°/1초의 주사 속도의 조건으로 실시하였다. 이에 대한 결과를 도 1에 나타내었다.The X-ray diffraction pattern (Philip X'pert X-ray Diff.) Of the thus obtained lithium-manganese composite oxide was measured. The X-ray diffraction analysis was carried out under the conditions of a scanning speed of 0.02 ° / 1 second in a 2θ range of 10 to 90 ° using X-ray of CuKα (1.5418, 40 kV / 30 mA). The results are shown in Fig.

실시예 2:Example 2:

상기 실시예 1의 γ-MnOOH 결정체 대신에 Mn2O3 결정체를 넣은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 이에 의하여 얻어진 리튬-망간 복합 산화물의 X-선회절 패턴을 도 2에 나타내었다.
The procedure of Example 1 was repeated except that Mn 2 O 3 crystals were added instead of the γ-MnOOH crystals of Example 1. The X-ray diffraction pattern of the lithium-manganese composite oxide thus obtained is shown in Fig.

실시예 3:Example 3:

100ml 체적의 내압성 테프론 용기에 4M LiOH 수용액 80ml를 장입하고, γ-MnOOH 결정체 3.78g과 TiO2 결정체 0.22g을 넣은 후, 상기 테프론 용기를 2MPA@250℃의 오토클레이브에 넣고 가열장치(박스형 전기로)를 이용하여 120℃에서 24시간 반응시켰다. 계속해서 생성한 고체를 분별하여 물세정 한 후 70℃에서 24시간 건조하여 LiTi0.08Mn0.92O2에 해당하는 조성을 갖는 리튬-망간 복합 산화물을 얻었다. 이에 의하여 얻어진 리튬-망간 복합 산화물의 X-선 회절 패턴을 도 3에 나타내었다.
A Teflon vessel of 100 ml volume was charged with 80 ml of a 4 M LiOH aqueous solution, and 3.78 g of? -MnOOH crystals and 0.22 g of TiO 2 crystals were placed. The Teflon vessel was placed in an autoclave at 2 MPa at 250 ° C., ) At 120 ° C for 24 hours. The resulting solid was fractionated, washed with water and dried at 70 ° C for 24 hours to obtain a lithium-manganese composite oxide having a composition corresponding to LiTi 0.08 Mn 0.92 O 2 . The X-ray diffraction pattern of the lithium-manganese composite oxide thus obtained is shown in Fig.

실시예 4 내지 7:Examples 4 to 7:

상기 실시예 3과 동일하나, TiO2 결정체 대신에 2CoCO33Co(OH)2 결정체(실시예 4), B2O3(실시예 5), GeO2(실시예 6), V2O3(실시예 7)를 넣었다. 이에 의하여 얻어진 리튬-망간-전이금속 복합산화물 중 실시예 4의 LiCo0.08Mn0.92O2의 X-선회절 패턴을 도 4에 나타내었다.
Same as in Example 3 a, 2CoCO 3 3Co (OH), instead of TiO 2 crystals 2 crystals (Example 4), B 2 O 3 (Example 5), GeO 2 (Example 6), V 2 O 3 ( Example 7). An X-ray diffraction pattern of LiCo 0.08 Mn 0.92 O 2 of Example 4 among the lithium-manganese-transition metal composite oxides thus obtained is shown in FIG.

실시예 8 내지 13:Examples 8 to 13:

실시예 1의 LiAl0.08Mn0.92O2, 실시예 3의 LiTi0.08Mn0.92O2, 실시예 4의 LiCo0.08Mn0.92O2, 실시예 5의 LiB0.08Mn0.92O2, 실시예 6의 LiGe0.08Mn0.92O2, 실시예 7의 LiV0.08Mn0.92O2 각각의 리튬-망간 복합 산화물 18g을 전기로에 넣어 공기 분위기 중에 400℃에서 4시간(실시예 1의 리튬-망간 복합 산화물), 12시간(실시예 3의 리튬-망간 복합 산화물) 또는 24시간(실시예 4 내지 7의 리튬-망간 복합 산화물) 가열 후 소성함으로써 Li1.6Al0.08Mn1.52O4(실시예 8), Li1.6Ti0.08Mn1.52O4(실시예 9), Li1.6Co0.08Mn1.52O4(실시예 10), LiB0.08Mn0.92O4(실시예 11), LiGe0.08Mn0.92O4(실시예 12), LiV0.08Mn0.92O4(실시예 13)에 해당하는 조성을 각기 갖는 리튬-망간 흡착제용 전구체를 얻었다. 이에 의해 얻어진 전구체에 대한 X-선회절 패턴을 도 5 내지 10에 나타내었다.
Of Example 1 LiAl 0.08 Mn 0.92 O 2, in Example 3 of LiTi 0.08 Mn 0.92 O 2, in Example 4 of LiCo 0.08 Mn 0.92 O 2, in Example 5 of LiB 0.08 Mn 0.92 O 2, LiGe 0.08 Example 6 Mn 0.92 O 2 and LiV 0.08 Mn 0.92 O 2 in Example 7 were placed in an electric furnace and heated at 400 ° C. for 4 hours (lithium-manganese composite oxide of Example 1) and 12 hours Li 1.6 Mn 0.08 Mn 1.52 O 4 (Example 8), Li 1.6 Ti 0.08 Mn 1.52 (lithium-manganese composite oxide of Example 3) or 24 hours (lithium-manganese composite oxide of Examples 4 to 7) O 4 (example 9), Li 1.6 Co 0.08 Mn 1.52 O 4 ( example 10), LiB 0.08 Mn 0.92 O 4 ( example 11), LiGe 0.08 Mn 0.92 O 4 ( example 12), LiV 0.08 Mn 0.92 Manganese adsorbent having a composition corresponding to O 4 (Example 13) was obtained. An X-ray diffraction pattern for the precursor thus obtained is shown in Figs. 5 to 10. Fig.

응용예 1:Application example 1:

실시예 8 및 9에서 수득된 리튬-망간 흡착제용 전구체 중 Li1.6Al0.08Mn1.52O4 및 Li1.6Ti0.08Mn1.52O4 결정을 0.5M 염산수용액 중에 3일간 침전시켜 리튬을 완전히 용출한 후, 필터링 및 건조시켜 H1.6Al0.08Mn1.52O4 및 H1.6Ti0.08Mn1.52O4에 해당하는 조성을 갖는 리튬흡착제를 얻었다.Li 1.6 Al 0.08 Mn 1.52 O 4 and Li 1.6 Ti 0.08 Mn 1.52 O 4 among the precursors for lithium-manganese adsorbents obtained in Examples 8 and 9 were precipitated in a 0.5 M aqueous hydrochloric acid solution for 3 days to completely elute lithium, Filtered and dried to obtain a lithium adsorbent having a composition corresponding to H 1.6 Al 0.08 Mn 1.52 O 4 and H 1.6 Ti 0.08 Mn 1.52 O 4 .

이 획득된 리튬흡착제 0.01g을 0.3 ppm이 들어 있는 해수 담수화 처리 폐기수, 0.1g을 1.7 ~ 3.2 ppm이 들어 있는 천일염 간수 또는 함수 및 1.65ppm이 들어 있는 석탄회수 각 1L에 첨가하여 6일간 혼합시켰다. 그 후 리튬흡착제를 꺼내어 X-선 회절 패턴으로 확인해 본 결과 도 11 내지 13에서와 같은 패턴을 보였다. 이러한 결과는 상기 리튬흡착제가 리튬의 흡착에 매우 효과적임을 나타낸다.0.01 g of the obtained lithium adsorbent was added to 1 L of sea water desalination treatment waste water containing 0.3 ppm and 0.1 g of salting water containing 1.7 to 3.2 ppm or a coal recovery function containing 1.65 ppm and then mixed for 6 days . Thereafter, the lithium adsorbent was taken out and confirmed by an X-ray diffraction pattern. As a result, the pattern shown in FIGS. 11 to 13 was shown. These results indicate that the lithium adsorbent is highly effective in adsorbing lithium.

Claims (19)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete (i) 리튬 원료 물질을 포함하는 수성 매질에 망간 원료 물질 및 금속 원료 물질을 투입하여 100 내지 140℃의 온도에서 1 내지 24시간 동안 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 리튬-망간 복합 산화물을 제조하는 단계; 및
(ii) 상기 단계 (i)에서 생성된 리튬-망간 복합 산화물을 열처리하는 단계를 포함하는, 하기 화학식 2로 표시되는 리튬-망간 흡착제용 전구체의 제조방법.
[화학식 1]
LixMyMnzO2
(상기 식에서, M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Zr, Nb, Mo, 또는 Si이고, 0.5≤x≤1.6, 0<y≤0.4 및 0.1≤z≤1.6이다)
[화학식 2]
LixMyMnzO4
(상기 식에서, M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Zr, Nb, Mo, 또는 Si이고, 1≤x≤1.6, 0<y≤0.5 및 1.1≤z≤1.6 이며, y+z≤1.6 이다)
(i) adding a raw material of manganese and a metal raw material to an aqueous medium containing a lithium source material and reacting the mixture at a temperature of 100 to 140 ° C for 1 to 24 hours to prepare a lithium-manganese composite oxide represented by the following formula step; And
(ii) heat-treating the lithium-manganese composite oxide produced in the step (i).
[Chemical Formula 1]
Li x M y Mn z O 2
X, y, and z in the formula (1), wherein M is Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Zr, Nb,
(2)
Li x M y Mn z O 4
Y, y and z satisfy the following relationships: 1? X? 1.6, 0 < y? 0.5 and 1.1? Z? 1.6, and y + z? 1.6)
삭제delete 제13항에 있어서, 상기 단계 (ii)에서 300 내지 500℃의 온도로 열처리되는 것을 특징으로 하는 리튬-망간 흡착제용 전구체의 제조방법.
14. The method of claim 13, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 300 to 500 DEG C in step (ii).
삭제delete (i) 리튬 원료 물질을 포함하는 수성 매질에 망간 원료 물질 및 금속 원료 물질을 투입하여 100 내지 140℃의 온도에서 1 내지 24시간 동안 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 리튬-망간 복합 산화물을 제조하는 단계;
(ii) 상기 단계 (i)에서 생성된 리튬-망간 복합 산화물을 열처리하여 하기 화학식 2로 표시되는 리튬-망간 흡착제용 전구체를 제조하는 단계; 및
(ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)에서 생성된 리튬-망간 흡착제용 전구체를 산 처리하는 단계;를 포함하는 리튬 흡착제의 제조방법.
[화학식 1]
LixMyMnzO2
(상기 식에서, M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Zr, Nb, Mo, 또는 Si이고, 0.5≤x≤1.6, 0<y≤0.4 및 0.1≤z≤1.6이다)
[화학식 2]
LixMyMnzO4
(상기 식에서, M=Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Zr, Nb, Mo, 또는 Si이고, 1≤x≤1.6, 0<y≤0.5 및 1.1≤z≤1.6 이며, y+z≤1.6 이다)
(i) adding a raw material of manganese and a metal raw material to an aqueous medium containing a lithium source material and reacting the mixture at a temperature of 100 to 140 ° C for 1 to 24 hours to prepare a lithium-manganese composite oxide represented by the following formula step;
(ii) heat-treating the lithium-manganese composite oxide produced in the step (i) to prepare a precursor for a lithium-manganese adsorbent represented by the following Chemical Formula 2; And
(Iii) acid-treating the precursor for the lithium-manganese adsorbent produced in the step (ii).
[Chemical Formula 1]
Li x M y Mn z O 2
X, y, and z in the formula (1), wherein M is Ge, Al, B, Ti, V, Cr, Fe, Zr, Nb,
(2)
Li x M y Mn z O 4
Y, y and z satisfy the following relationships: 1? X? 1.6, 0 < y? 0.5 and 1.1? Z? 1.6, and y + z? 1.6)
제17항에 있어서, 상기 산처리는 pH 3 이하의 산인 것을 특징으로 하는 리튬 흡착제의 제조방법.18. The method for producing a lithium adsorbent according to claim 17, wherein the acid treatment is an acid having a pH of 3 or less. 삭제delete
KR1020130071229A 2012-06-27 2013-06-20 Lithium-manganese complex oxides, lithium-manganese adsorption precursor and method for preparing the same, and lithium adsorbent using the same KR101574847B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20120068958 2012-06-27
KR1020120068958 2012-06-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140001123A KR20140001123A (en) 2014-01-06
KR101574847B1 true KR101574847B1 (en) 2015-12-07

Family

ID=50138770

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120136499A KR20140001077A (en) 2012-06-27 2012-11-28 Lithium-manganese complex oxides, lithium-manganese adsorption precursor and method for preparing the same, and lithium adsorbent using the same
KR1020130071229A KR101574847B1 (en) 2012-06-27 2013-06-20 Lithium-manganese complex oxides, lithium-manganese adsorption precursor and method for preparing the same, and lithium adsorbent using the same

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120136499A KR20140001077A (en) 2012-06-27 2012-11-28 Lithium-manganese complex oxides, lithium-manganese adsorption precursor and method for preparing the same, and lithium adsorbent using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR20140001077A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110639467A (en) * 2019-10-18 2020-01-03 华东理工大学 Preparation method of magnetic aluminum salt lithium adsorbent

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101580842B1 (en) * 2014-01-07 2015-12-29 동국대학교 산학협력단 Surface Treatment Method of Lithium Manganese Oxide and Lithium Manganese Oxide manufactured using the same
CN113262799B (en) * 2021-05-18 2023-08-11 中国人民解放军陆军勤务学院 FeOOH cladding Mn 3 O 4 Composite material, preparation method and application thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000325779A (en) 1999-05-24 2000-11-28 Agency Of Ind Science & Technol Composite lithium adsorbent and manufacture thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000325779A (en) 1999-05-24 2000-11-28 Agency Of Ind Science & Technol Composite lithium adsorbent and manufacture thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110639467A (en) * 2019-10-18 2020-01-03 华东理工大学 Preparation method of magnetic aluminum salt lithium adsorbent

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140001077A (en) 2014-01-06
KR20140001123A (en) 2014-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shi et al. Synthesis and properties of Li1. 6Mn1. 6O4 and its adsorption application
Ji et al. Preparation of titanium-base lithium ionic sieve with sodium persulfate as eluent and its performance
US8926874B2 (en) Porous manganese oxide absorbent for lithium having spinel type structure and a method of manufacturing the same
KR100939516B1 (en) Lithium-manganese oxides and method for preparing the same, and lithium adsorbent using the same
CN103991908A (en) Method for regulating and controlling stability of lithium ion sieve by cation doping
KR20170061206A (en) Collection method of precursor material using disposed lithum-ion battery
KR101574847B1 (en) Lithium-manganese complex oxides, lithium-manganese adsorption precursor and method for preparing the same, and lithium adsorbent using the same
Li et al. Recovery of Fe, Mn, Ni and Co in sulfuric acid leaching liquor of spent lithium ion batteries for synthesis of lithium ion-sieve and NixCoyMn1-xy (OH) 2
WO2014003363A1 (en) Lithium-manganese composite oxide, precursor for lithium-manganese adsorbent, preparation method therefor, and lithium adsorbent using same
JP2017538652A (en) Method for producing lithium metal phosphate
CN110180489B (en) Sulfur-doped lithium-rich manganese lithium adsorbent and preparation method and application thereof
KR100536957B1 (en) Honeycomb-shaped ion-exchange type lithium manganese oxide adsorbent and method for preparing the same
KR100972140B1 (en) Method for synthesis of lithium manganese oxide by hydroysis and solvent-exchange process and preparation of ion-exchange type lithium adsorbent using the lithium manganese oxide
CA3122381C (en) Sorbent compositions and methods of manufacture for use in concentratinglithium from brines
CN1226429C (en) Process of recoverying lithium and manganese from their oxide
You et al. Synthesis of Lithium Manganese Oxide by Wet Mixing and its Removal Characteristic of Lithium Ion
CN110898796A (en) Preparation method of magnetic layered double hydroxide, magnetic layered double hydroxide and application thereof
KR20230058051A (en) Nanomaterial composites useful for extraction and recovery of lithium from aqueous solutions
CN103951406A (en) Method for synthesizing co-doping nickel ferrite soft magnetic material by using nickel laterite ore
JP3388406B2 (en) Method for producing lithium adsorbent
JP2003119028A (en) Method of producing lithium-manganese compound oxide
Silva Barros et al. Synthesis, characterization and luminescent properties of new coordination polymers based on p-tert-butylcalix [4] arene-tetracarboxylic acid and lanthanide cations
Qi et al. New Ce (iii) sulfate–tartrate-based MOFs: an insight into the controllable self-assembly of acentric metal–organic complexes
JPS6380844A (en) Preparation of novel lithium adsorbent
Nag et al. Studies on rare earth trisoxalatoferrate (III) and rare earth ortho ferrite

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
E902 Notification of reason for refusal
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181123

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191118

Year of fee payment: 5