[发明专利]一种磷酸盐型锂离子筛填料及其制备方法

权利要求书

1.一种磷酸盐型锂离子筛填料，其特征在于由纳米二氧化钛包覆的磷酸铬离子筛负载在轻质玻璃材料上组成填料，填料的孔隙率为30%-60%，密度为400-800kg/m³，锂离子筛质量占填料质量的55%-65%，纳米二氧化钛质量占填料质量的10%-15%，其余为轻质玻璃材料质量，锂离子筛填料的吸附容量为10-15mg/g；所述的纳米二氧化钛是粒径为5-15nm的无机钛盐水解物；所述的轻质玻璃材料是密度小于500kg/m³的玻璃纤维制品、泡沫玻璃制品、粉煤灰漂珠或中空玻璃微球之一。

2.根据权利要求1所述的磷酸盐型锂离子筛填料，其特征在于离子筛前驱体磷酸铬锂是磷酸铬和磷酸锂的复合物mLi₃PO₄· nCrPO₄，其中，m=1，2，3，Li/Cr的摩尔比为3-9。

3.根据权利要求1所述的磷酸盐型锂离子筛填料，其特征在于纳米二氧化钛是采用无机钛盐水解-胶溶制备的水溶胶，溶胶粒径为5-15nm，作为锂离子筛前驱体的粘合剂、掺杂剂和锂离子筛的防溶损包覆剂。

4.一种磷酸盐型锂离子筛填料的制备方法，其特征在于技术方案包括磷酸铬锂离子筛前驱体制备、纳米TiO₂水溶胶制备、磷酸铬锂离子筛前驱体填料的配料、磷酸铬锂离子筛前驱体填料的烧结、磷酸铬离子筛前驱体填料的酸洗脱锂和磷酸铬锂离子筛的评价，具体步骤为：

（1）向2mol/L的硫酸铬水溶液中加入2mol/L的氨水至溶液显碱性，过滤分离生成的Cr(OH)₃沉淀，用去离子水清洗沉淀至不含硫酸根离子；将其加入1mol/L的氢氧化锂水溶液中，搅拌溶解形成绿色溶液；然后在搅拌下缓慢加入磷酸水溶液中，立即形成Li₃PO₄和CrPO₄的共沉淀，控制投料摩尔比为：Cr：Li：P=1：4-8：2.5-4.0；将中和后的反应液在100-120℃下水热处理12-16h，浓缩、冷却、过滤后形成mLi₃PO₄·CrPO₄复合物，其中，m=1，2，3；

（2）向2mol/L的硫酸氧钛水溶液中加入2mol/L的氨水至溶液显碱性，过滤分离生成的Ti(OH)₄沉淀，用去离子水清洗沉淀至不含硫酸根离子；将其加入0.5mol/L的草酸水溶液中，在60-70℃下加热胶溶形成纳米TiO₂水溶胶，控制投料摩尔比为：Ti(OH)₄：草酸=1：0.6-0.8，真空浓缩得到质量百分浓度为10%的纳米TiO₂水溶胶，溶胶粒径为5-10nm；

（3）在搅拌下将mLi₃PO₄·CrPO₄复合物加入质量百分浓度为10%的纳米TiO₂水溶胶中，使纳米TiO₂包覆在锂离子筛前驱体表面上；将清洗干净的轻质玻璃材料浸渍到含有锂离子筛前驱体的纳米TiO₂水溶胶中，控制投料质量比为：轻质玻璃：前驱体：纳米TiO₂=1：1.5-3：0.3-0.5，翻动轻质玻璃载体材料，使锂离子筛前驱体均匀附着成膜，晾干后在100-150℃下干燥固化；

（4）将其放入高温炉中，在350-400℃下热处理8-12h，纳米TiO₂包覆的锂离子筛前驱体被烧结固定在轻质玻璃载体上，磷酸铬锂复合物在热处理过程中进行热化学反应，纳米TiO₂掺杂进入磷酸铬锂分子中，未结合的锂渗透掺杂进入纳米TiO₂膜中；

（5）将其浸入0.5-1.0mol/L的盐酸溶液中，使锂离子筛前驱体中的锂离子脱附，再用去离子水清洗，得到纳米TiO₂包覆和轻质玻璃负载的锂离子筛填料；

（7）将锂离子筛填料装填在吸附塔中，循环喷淋含有200mg/L氯化锂的模拟卤水4-16h，使其达到饱和吸附，测得其吸附容量为15-20mg/g，吸脱附循环10次后吸附容量也没有明显变化。