[发明专利]一种多孔纺丝复合材料的制备方法及其提锂应用

说明书

本发明公开了一种多孔纺丝复合材料的方法及其提锂应用，方法包括如下步骤：(1)将高分子聚合物与有机溶剂混合加热搅拌，使其充分溶解，并静置脱泡；(2)向该混合溶液中加入锂离子筛粉末及水溶性致孔剂，充分搅拌混合均匀；(3)利用湿法纺丝设备将混合溶液喷丝至凝固浴中相转化成型；(4)通过牵伸水洗，烘干固化后得到多孔纺丝复合吸附材料。将获得的多孔纺丝复合吸附材料应用于液体锂矿中锂的提取。本发明不仅有效地解决了粉体材料的流动性和循环稳定性差的问题，而且相对于粒状、棒状等吸附材料而言，其吸附速率和吸附容量得到了极大的提升，因而在盐湖卤水、地下卤水、地热水等中锂资源的开发利用方面具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料化工领域，涉及锂离子吸附材料，尤其是一种多孔纺丝复合材料的方法。

背景技术

锂，作为最轻的金属，广泛的应用于航空航天、锂离子电池、核工业、陶瓷、电子器件等领域，被誉为21世纪的“战略性能源金属”。随着现代高新科技的不断发展，人们对锂的需求量日益剧增。锂的来源主要分为两类：一是以锂云母、锂辉石、透锂长石等为主的固体锂矿资源，二是以盐湖卤水、浓海水、地热水、地下卤水等为主的液体锂矿资源。但随着固体锂矿资源的日益枯竭及提取时较高的能耗，人们逐渐将目光转向了储量丰富、成本较低的液体锂矿资源。

目前，在液体锂矿中提取锂的方法主要有沉淀法、电化学法、萃取法、吸附法等，其中吸附法具有成本低、工艺简单、绿色高效的优势，逐渐成为最具有应用前景的提锂方法。该技术的关键是制备吸附性能优异的锂吸附剂，而锂离子筛型氧化物因其具有较高的吸附容量和锂离子选择性，逐渐成为研究的热点。但锂离子筛型氧化物大多以超细粉末形式存在，较差的流动性和循环稳定性极大的限制了其在工业上的应用，解决该问题的关键是制备一种吸附容量高、吸附速率快、循环稳定性好、成本低的复合锂离子筛吸附剂。

通过检索，发现如下相关专利文献报道：

1、专利CN101898113A公开了一种以聚氯乙烯为粘结剂，锰系锂离子筛(LMO：LiMn₂O₄、Li_1.6Mn_1.6O₄、Li₄Mn₅O₁₂)为内核材料的球形锂离子复合吸附剂，虽然流动性差的问题得到了改善，但经包覆后的锂离子筛吸附速率下降明显。

2、专利CN106902781B公开了一种负载HMO的介孔空心硅球，其拥有较大的比表面积和吸附速率，但应用时锂离子筛直接暴露于空心硅球表面与溶液接触，因此循环稳定性较差。

3、专利CN102211012A公开了一种以聚偏氟乙烯为粘结剂，N,N-二甲基乙酰胺为溶剂、Li_1.6Mn_1.6O₄为内核材料的锂离子筛混合基质膜用于海水提锂，然而单位质量的内核材料负载量少，吸附平衡时间长(以12小时计)，提锂效率较低。

4、专利CN109225121A公开了一种以聚丙烯腈为粘结剂，H_1.6Mn_1.6O₄为内核材料的中空纤维膜，虽然提锂效率得到了进一步提升，但在盐酸洗脱时由于歧化反应造成锰溶损较为严重，循环稳定性较差，且相应配套膜组件易被污染，膜设备维护费用昂贵，不利于规模化工业操作。

由于地热水锂矿矿化度低，一般仅1～10g/L、含锂浓度低(5～30mg/L)，其绿色高效提取困难；另一方面，对于低矿化度的盐湖湖表卤水，由于锰系锂离子筛溶损，既易造污染，且循环稳定性差，上述专利提到的吸附材料不适用于地热水和低矿化度的盐湖湖表卤水提取锂。

为实现从液体锂矿中绿色高效的提取锂，需开发一种制备工艺简单、性能稳定、吸附效率高、易于工业化操作的多孔纺丝复合吸附剂。

发明内容