[发明专利]一种钛型锂离子筛吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附剂的制备方法，尤其涉及一种钛型锂离子筛吸附剂的制备方法。

背景技术

锂是一种重要的战略资源。锂及锂的化合物消耗逐年增长，仅电池领域就消耗了锂总量的39％。对于锂的需求量远远大于其供应量。世界上大部分的锂资源都以液态离子的形式存储在海水、卤水和地下水等中，因此对液态锂资源的开发是现在锂资源开采的趋势。

离子交换吸附法是一种很好的从液态锂资源中提锂的方法，常见的吸附剂分为有机吸附剂(如离子交换树脂)和无机吸附剂(如锂离子筛)。常见的锂离子筛有铝盐吸附剂、锰型锂离子筛和钛型锂离子筛。铝盐吸附剂的吸附量较低，锰型锂离子筛对锂的吸附量较高，但是存在锰溶损的问题。钛型锂离子筛不仅吸附量高，同时钛溶损低，有利于液态提锂的工业化发展。

常见的钛型锂离子筛的合成方法有溶胶凝胶法、水热合成法和固相法。溶胶凝胶法合成温度低、合成的吸附剂颗粒均匀，但是合成工艺复杂，不利于工业化生产，水热合成法合成工艺较简单，但是合成的时间较长，合成反应需要在较高压力下进行。固相法合成工艺简单，但是焙烧温度较高，焙烧后存在颗粒团聚、不均匀的问题。本发明采用固相-熔融法合成钛型锂离子筛，合成工艺简单，焙烧温度低，获得的吸附剂颗粒分布均匀、颗粒晶型完整。吸附剂的吸附量高、吸附选择性好、吸附稳定性好。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备钛型锂离子筛吸附剂的制备方法，本方法工艺简单，制得的钛型锂离子筛吸附剂粒度均匀，颗粒团聚少，所制得的锂离子筛具有吸附量高、吸附速率快、吸附选择性高、吸附稳定性好的特点。

本发明的技术方案为：一种钛型锂离子筛吸附剂的制备方法，其具体步骤如下：将二氧化钛和锂的有机酸盐混合形成固相混合物，其中二氧化钛的质量分数为25％～40％，再加入分散剂研磨混合，然后在空气氛围中25℃～50℃下干燥，再在空气气氛中程序升温至500℃～900℃，焙烧2～8h得到锂离子筛前驱体Li₂TiO₃，将Li₂TiO₃前驱体采用无机酸改性得到离子筛H₂TiO₃。

优选所述的锂的有机酸酸盐为醋酸锂或丙酸锂。优选所述的二氧化钛的粒径为30nm～100nm。

优选所述的分散剂为乙醇或水中的至少一种；分散剂的添加质量为固相混合物质量的1％～10％。优选所述的干燥时间为1～5h。

优选所述的升温的程序为：以3°/min～10°/min的升温速率从室温升温至65℃～200℃保温1～3h；再以相同的升温速率升温至500℃～900℃保温2～8h。

优选所述的无机酸为盐酸、硝酸或硫酸中的一种或者二种；无机酸的浓度为0.05mol/L～0.2mol/L。优选无机酸改性的时间为6h～12h。

本发明所制备得到的H₂TiO₃锂离子筛用于吸附模拟卤水中锂离子时，其锂吸附量达到30mg/g～50mg/g。且稳定性良好。

钛型锂离子筛吸附剂吸附锂离子后采用无机酸酸洗脱附，脱附后的吸附剂可重复使用。

其中，所述的含锂溶液可为卤水或海水，也可为模拟配制的含锂溶液。所述的液态锂资源中，锂离子含量为40mg/L～800mg/L。所述的钛型锂离子筛吸附剂与液态锂溶液的固液比为0.5g/L～4g/L。所述的钛型锂离子筛吸附剂在液态锂溶液中的吸附温度为20℃～50℃。所述的钛型锂离子筛吸附剂在液态锂溶液中的吸附时间为0.5h～24h，将H₂TiO₃锂离子筛用于吸附不同锂含量的溶液，其锂吸附量可达到30mg/g～50mg/g，且稳定性良好，对其他金属离子基本不存在吸附现象。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

有益效果：

1、本发明工艺简单，利用锂的有机酸盐熔点较低的特点，使得锂的有机酸盐和二氧化钛在低温自发地形成均匀的固液混合体系，以到达原料充分混合的效果，而无需通过附加的物理方法(如高能球磨)进行混合，简化了制备工艺。

2、本发明利用锂的有机酸盐在高温时会分解产生大量的二氧化碳和水蒸气的特点，分解的产生大量气体能阻碍颗粒团聚的发生，从而避免高温焙烧引起的颗粒团聚的问题，有效地抑制钛型锂离子筛吸附剂颗粒的团聚，获得的钛型锂离子筛吸附剂颗粒分布均匀。