[发明专利]一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置及其提取方法

权利要求书

1.一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置，其特征在于：包括有主通道（2）、缓冲溶液腔（16）和阴离子选择性渗透膜（13），所述阴离子选择性渗透膜（13）设置于主通道（2）和缓冲溶液腔（16）之间且其两端分别与主通道（2）和缓冲溶液腔（16）内部连通；所述阴离子选择性渗透膜（13）具有导电性且只允许阴离子通过进入所述缓冲溶液腔（16）内，但不能通过阳离子和水；

所述的主通道（2）包括有设置于主通道（2）两侧的主通道入口（1）、主通道出口（12），以及设置于主通道（2）侧部的提取富锂溶液腔管（9），所述主通道（2）沿着溶液流动方向依次设有纵向屏障块（4）和若干横向屏障块（5），所述的若干横向屏障块（5）在主通道（2）的一侧区域内均匀分布，所述的横向屏障块（5）将主通道（2）的内腔的对应部分分隔成供溶液流通的窄通道（6）、供溶液流通的宽通道（15），所述的提取富锂溶液腔管（9）的内端与主通道（2）在窄通道（6）的所在一侧连通；

所述主通道入口（1）处设置第一电极V₁，其电势为Φ₁，所述主通道出口（12）处设置第二电极V₂，其电势为Φ₂，并且Φ₂Φ₁，形成电场E₁，且该Φ₁和Φ₂均小于所述缓冲溶液腔（16）处的电势Φ₅；

所述主通道（2）与阴离子选择性渗透膜（13）的交界处设置第三电极V₃，其电势为Φ₃，所述缓冲溶液腔（16）与阴离子选择性渗透膜（13）的交界处（14）设置第四电极V₄，其电势为Φ₄，且Φ₃=Φ₄（Φ₁+Φ₂）/2，以实现跨越阴离子选择性渗透膜（13）的第二场强E₂的方向是从缓冲溶液（17）指向主通道（2）内部的，使得阴离子可以穿越阴离子选择性渗透膜（13）进入缓冲溶液（17）中。

2.根据权利要求1所述的一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置，其特征在于：所述的所述缓冲溶液腔（16）接地设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置，其特征在于：第一电极V₁、第二电极V₂、第三电极V₃和第四电极V₄均连接可调节电极电势的直流电源，通过改变Φ₁、Φ₂、Φ₃和Φ₄的大小来改变第一场强E₁和第二场强E₂的大小。

4.根据权利要求1所述的一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置，其特征在于：在主通道入口（1）处施加流体压力P₁，在主通道出口（12）处施加流体压力P₂，在提取富锂溶液腔管（9）的出口（8）处施加压强P₀，通过调节P₀，P₁，P₂的大小来控制通道内部的压强，调节流体在纵向屏障块（4）和均匀分布横向屏障块（5）处流动速度和锂离子富集位置。

5.根据权利要求1所述的一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置，其特征在于：在提取富锂溶液腔管（9）的出口（8）处施加压强P₀，调节富锂溶液（7）的流动速度，以实现提高锂镁比。

6.根据权利要求1所述的一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置，其特征在于：通过控制纵向屏障块（4）和若干均匀分布的横向屏障块（5）的高度，来改变主通道（2）内宽通道（15）和窄通道（6）内局部的水流速度和电场强度，实现锂离子在提取富锂溶液腔管（9）的出口（8）处富集。