[发明专利]二氧化锰离子筛

说明书

技术领域

本发明涉及一种离子筛，具体地说，涉及一种对锂离子(Li⁺)具有高选择性、高吸附容量且稳定性良好的二氧化锰(MnO₂)离子筛。

背景技术

锂资源主要赋存在盐湖卤水和伟晶岩型固体矿床中。其中盐湖卤水中的锂，占世界锂储量的66％以上。早期的锂大都是从含锂矿石中提取，但其能耗高，环境污染严重，随着固体矿资源的日益匮乏和含锂盐湖的不断发现，于是科学界和工业界逐渐转向了从盐湖卤水中提锂。

迄今，从盐湖卤水中提取锂的方法，主要有沉淀法、溶剂萃取法和离子交换吸附法。无论从经济角度、还是从环保角度而言，离子交换吸附法均优于其它两种方法。特别对从“低品质”的卤水[卤水中镁锂含量比为(500～1800)∶1]中提取锂，离子交换吸附法也是目前最好的选择之一。

二氧化锰(MnO₂)离子筛可作为吸附剂(也是目前普遍应用的)用于离子交换吸附提锂。然，现有的MnO₂离子筛无论在吸附锂离子的选择性、还是在锂离子的吸附量和吸附稳定性方面，均有不尽人意之处。因此，提供对锂离子(Li⁺)具有高选择性、高吸附量且稳定性良好的二氧化锰(MnO₂)离子筛成为本领域迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种对锂离子(Li⁺)具有高选择性、高吸附量且稳定性良好的二氧化锰(MnO₂)离子筛。

本发明的发明人经广泛且深入的研究发现：当选择一维纳米二氧化锰(如“棒状”纳米二氧化锰，“棒”的直径为5～20nm)作为锰源时，由其所构成的二氧化锰离子筛对锂离子吸附量有明显提高(最大吸附量可达5.62mmol/g二氧化锰离子筛)，同时还具有高选择性和良好的稳定性。

本发明所说的二氧化锰(MnO₂)离子筛，其主要由锂源和锰源，按锂、锰元素摩尔比为(0.5～2.0)∶1混合，依次经干燥、焙烧、酸溶和再干燥后获得目标物，其特征在于，所说的锰源为一维(结构)纳米二氧化锰。

在本发明的一个优选技术方案中，所说的锰源“棒状”纳米二氧化锰，“棒”的直径为5～20nm。

在本发明的一个优选技术方案中，所说的锂源为LiOH、LiNO₃、Li₂SO₄或Li₂CO₃。

附图说明

图1为实施2制备锰源(MO-b)的TEM图。

图2为实施例3制备的离子筛(简称SMO-c)的吸附容量随时间的变化曲线图。

图3为实施例4制备的离子筛(简称SMO-B)的吸附容量随时间的变化曲线图。

具体实施方式

制备本发明所说的二氧化锰离子筛的方法，包括如下步骤：

(1)锰源的制备：

按照摩尔比1∶1∶0～1∶1∶2分别称取相应量的MnSO₄、(NH₄)₂S₂O₈和(NH₄)₂SO₄于800ml烧杯中，加750ml去离子水混合均匀，形成的溶液中分别含有MnSO₄浓度为0.005mol·l^-1～1.000mol·l^-1，(NH₄)₂S₂O₈浓度为0.005mol·l^-1～1.00mol·l^-1和(NH₄)₂SO₄浓度为0.00mol·l^-1～2.00mol·l^-1，将上述溶液置于反应器中，于60℃～180℃状态保持4～100小时，抽滤、去离子水洗涤和在30℃～120℃空气气氛中干燥6～48小时后得一维纳米二氧化锰；

(2)三元氧化物LiMn₂O₄的制备：