[发明专利]一种适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置

权利要求书

1.一种适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，包括：阳极液进口（1），阴极接线柱（13）、阳极液出口（16）、阴极液出口（17）；其特征在于，在靠近夹紧板（10）内侧放置有极液流道板（8），在极液流道板（8）的内侧放置有铂钽铱电极（15），在铂钽铱电极（15）开始向内依次放置有对锂截留率大于98%的双极膜（2），阻碱阳膜、阻酸阴膜为一组的膜组；

在极液流道板（8）上分别开设有阳极液进口（1）和阳极液出口（16），以及阴极液进口（5）和阴极液出口（17）；

料液进口（7）和氢氧化锂出口（11）、以及浓酸进口（14）和浓酸出口（12）分别开设于两块夹紧板（10），与外界连通。

2.如权利要求1所述的适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，其特征在于：所述的夹紧板（10）通过紧固螺栓（6）夹紧。

3.如权利要求1所述的适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，其特征在于：所述的夹紧板（10）上分别连接有阳极接线柱（9）和阴极接线柱（13）。

4.如权利要求1所述的适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，其特征在于：所述极液流道板（8）之间放置有多组膜组。

5.如权利要求1所述的适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，其特征在于：所述对锂高截留率大于98%的双极膜的厚度为0.1-0.35毫米。

6.如权利要求1所述的适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，其特征在于：所述对锂高截留率大于98%的双极膜的控制膜电阻为5-8Ω/cm²，交联度为70-90%，膜厚度为0.15-0.25mm。

7.如权利要求1-6中任一项所述的适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，其特征在于：所述对锂高截留率大于98%的双极膜的是通过以下方法制备获得，原材料包括：厚度为0.1-0.15毫米的聚乙烯、聚丁二烯、石墨烯；

所述的制备过程是：

X1.底膜原料准备

聚乙烯、聚丁二烯、石墨烯按照质量比例为100：5-50：1-10备料；

X2.制备底膜

在聚乙烯、聚丁二烯中掺入石墨烯制备得到底膜；

X3.制备双极膜

采用含浸法，将底膜的阳面层采用冰乙酸进行羧基化，底膜的阴面采用氯乙醚进行氯乙基化，然后再用间苯二胺进行季胺化，得到对锂截留率大于98%的双极膜（2）；所述的对锂截留率大于98%的双极膜（2）的指标包括：对锂截留率大于98%、控制膜电阻为5-8Ω/cm²，交联度为70-90%，膜厚度为0.15-0.25mm。

8.如权利要求1-6中任一项所述的适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，其特征在于：浓缩液质量浓度达10-15%时进入双极膜的盐室，淡液质量浓度达0.05-0.5%时进入双极膜酸室；碱室以纯水为进水，进行双极膜制备氢氧化锂；双极膜装置极液采用质量浓度为0.5%的硫酸+2.0%的硫酸锂；阴极液与阳极液分别单独循环，流量为1.0-3.0m³/h；盐室、酸室、碱室的流量为3-12m³/h，操作压力0.02-0.08MPa，操作温度为25-38℃，运行电压为50-500V，运行电流为100-300A。

9.如权利要求1-6中任一项所述的适用于以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的双极膜装置，其特征在于：还可设置与之连通的预处理部件，在预处理部件中设置有通过双极膜装置自身制备得到的稀硫酸的连接出口，稀硫酸经过连接出口与预处理部件联通，并将预处理部件中的料液溶解至硫酸锂浓度为1.0-10%，再用0.45微米的微滤膜过滤；滤液中用装置自身制备的氢氧化锂调节pH值至9-10，再用孔径为0.01-0.1微米的微滤膜进行过滤，滤液再用稀硫酸调节pH至3-6。