[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

说明书

本发明公开了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，包括主通道、阴离子交换渗透膜和缓冲溶液腔，主通道内依次设有纵向屏障块、若干均匀分布的横向屏障块、用于向主通道内提取富锂溶液的腔管，主通道两端设有供溶液流入流出主通道入口和主通道出口，主通道外侧设置缓冲溶液腔，主通道与缓冲溶液腔通过阴离子选择性渗透膜相连。本发明专利利用不同阳离子的电泳淌度的差异，通过控制入口处的压强以及调整主通道内纵向和横向屏障块的高度来改变局部水流速度和局部电场强度，实现在提取腔管区域内的锂离子的富集及提取。本发明提供了一种稳定高效的锂离子分离提取方法，可以灵活运用于盐湖提锂产业。

技术领域

本发明属于离子分离技术领域，具体是指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。

背景技术

锂与人们生活密切相关，个人携带的笔记本电脑、手机、蓝牙耳机等数码产品中应用的锂离子电池中就含有丰富的锂元素。锂离子电池是高能储存介质，由于锂离子电池的高速发展，衍生带动了锂矿、碳酸锂等公司业务的蓬勃发展。金属锂电池在军用领域也有应用。

目前，地球上超过3/4锂储量存在盐湖中，并且从盐湖中提锂的成本比从矿石中要低一半左右，所以原液提锂已经成为锂盐产品生产的主要方式。我国盐湖数量多、类型全、资源丰富、富含稀有元素，盐湖锂盐储量占我国锂资源总储量的80％以上，占世界盐湖锂总储量的1/3。目前，已探明全球锂储量达1400万吨。我国锂储量为320万吨，仅次于智利位列世界第二。青藏高原是我国盐湖锂资源主产地，自然条件差，开采难度大。目前国内外提锂方法主要有沉淀法、萃取法、蒸发结晶法、吸附法、膜分离法以及电解法等。然而这些方法大都存在仪器溶损、成本高等一系列问题，并且大部分方法只是用于镁锂比较低的卤水。因此有必要对此进行改进。

发明内容

为解决现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供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。该方法提取效率高，可行性强，具有很高的工业应用价值。

为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种基于离子浓差极化效应的锂离子提取装置，包括有主通道、缓冲溶液腔和阴离子选择性渗透膜（13），所述阴离子选择性渗透膜设置于主通道和缓冲溶液腔之间且其两端分别与主通道和缓冲溶液腔内部连通；所述阴离子选择性渗透膜具有导电性且只允许阴离子通过进入所述缓冲溶液腔内，但不能通过阳离子和水；

所述的主通道包括有设置于主通道两侧的主通道入口、主通道出口，以及设置于主通道侧部的提取富锂溶液腔管，所述主通道沿着溶液流动方向依次设有纵向屏障块、若干均匀分布横向屏障块，所述的横向屏障块将主通道的内腔的对应部分分隔成供溶液流通的窄通道、供溶液流通的宽通道，所述的提取富锂溶液腔管的内端与主通道在窄通道的所在一侧连通；

所述主通道入口处设置第一电极V₁，其电势为Φ₁，所述主通道出口处设置第二电极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；

所述主通道与阴离子选择性渗透膜的交界处设置第三电极V₃，其电势为Φ₃，所述缓冲溶液腔与阴离子选择性渗透膜的交界处设置第四电极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的第二场强E₂的方向是从缓冲溶液指向主通道内部的，使得阴离子可以穿越阴离子选择性渗透膜进入缓冲溶液中。

进一步设置是所述的所述缓冲溶液腔接地设置。