[发明专利]一种从卤水中提取锂的材料及方法

说明书

技术领域

本发明属于锂提取领域，具体涉及从卤水中提取锂的材料及方法。

背景技术

近年来，由于在锂电池、原子能、合金技术以及纳米管储氢技术等方面的应用，全世界对锂的需求量迅速上升。自然界的锂资源主要赋存于花岗伟晶岩型矿床、盐湖卤水、海水和地热水中。1974年世界锂资源探明总储量仅190万吨，1997年则迅速增加到2255万吨。世界锂资源探明储量的迅速增长，主要表现在卤水锂资源的迅速增长。据美国矿务局统计，1974年世界190万吨锂资源储量中，绝大部分是伟晶岩锂资源，卤水锂资源仅占2%左右。随着南美洲智利的阿塔卡玛、玻利维亚的乌尤尼、阿根廷的翁布雷姆埃尔托等巨大掩护卤水锂资源的发现，使世界卤水锂资源在几十年间增长了272倍之多，而其在总锂资源储量中所占比例也由2%增加到80%，卤水锂资源已成为锂化合物生产的主要来源。另一方面，海水中同样蕴藏大量的锂，大约为2300亿吨，但是海水中的锂含量非常低，浓度仅有0.1-0.2ppm。

目前，盐湖卤水提锂的方法有沉淀法、离子交换吸附法、溶剂萃取法、煅烧浸取法、盐析法、碳化法和选择性半透膜法等。沉淀法提锂只适用于镁锂比较低的卤水，而海水及我国大部分含锂盐湖卤水镁锂比高，提取十分困难。吸附法工艺简单，回收率高又可以重复利用，从经济和环保角度考虑比其他方法都有较大的优势。对具有锂离子选择性和高吸附容量吸附剂的研究，国内外主要集中在离子筛型MnO₂氧化物吸附剂。1973年，前苏联科学家Volkhin首次提出尖晶石结构MnO₂对Li⁺有选择性吸附效应，随后日本科学家Ooi借鉴“分子筛”概念提出了“离子筛型氧化物”概念，即将欲选择吸附的目标金属离子掺杂金属氧化物，经稳定化处理后，用酸或其它溶剂将目标金属离子溶蚀，得到具有“筛效应”或“离子记忆效应”的氧化物，它可以从溶液体系中以离子形式捕获元素。有关锂离子筛制备及在盐湖卤水提锂方面的应用，目前已有较多专利报道。如中国专利ZL 03135807.1，中国发明专利申请公开说明书CN 101157480A等。锂离子筛在卤水提锂方面的应用，需要解决的关键问题是如何有效提高离子筛的吸附容量、降低离子筛的溶损率。

在中国专利ZL 200810042028.6及专利申请201110148709.2中，我们已经公开了基于荧光传感与分子识别原理制备新型络合吸附分离材料并应用于水溶液中重金属吸附分离的一种方法。在本发明中，我们继续采取此策略，将锂离子受体与硅胶共价连接，组成一种对锂高选择性的吸附剂，实现从高镁锂比盐湖卤水及海水卤水中提取锂。

发明内容

本发明提供一种分离材料，其由冠醚结构通过R1与表面含有各种功能化基团的不同材料通过共价键合而得到：

式I

式中，

A为冠醚；

L为-R¹-B-R²-；

S为载体材料；

R¹选自C1-C20烃基或取代的芳基；

R²不存在，或选自C 1-10烃基；

B选自-NH-、-CO-、-CONH-、-CSNH-、-COO-、-CSO-、-SO₂NH-、-SO₂-和-SO-；

其中，所述S、L和A共价连接在一起。

在一具体实施方式中，所述载体材料选自二氧化硅、磁性硅胶、环氧树脂、聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、氧化钛、石墨烯和聚四氟乙烯，其中，所述载体经表面功能化而具有选自氨基、羟基和卤素的活性基团。

在一具体实施方式中，所述载体材料选自二氧化硅、磁性硅胶和环氧树脂。

在一具体实施方式中，所述R¹为C1-C20烃基。

在一具体实施方式中，所述L通过-NH-、-CO-、-CONH-、-CSNH-、-COO-、-CSO-、-SO₂NH-、-SO₂-或-SO-（即当R²不存在时）或通过R²与A共价键合。

在一具体实施方式中，所述R¹为C1-C10烷基或取代的芳基。

在一具体实施方式中，所述R¹为C1-C6烷基。

在一具体实施例中，L为-R¹-NH-R²-。