[发明专利]一种微米级锂离子筛micro-H2

说明书

本发明提供一种微米级锂离子筛micro‑H₂TiO₃的制备方法，先将纳米级锂离子筛前驱体nano‑Li₂TiO₃转化为微米级锂离子筛前驱体micro‑Li₂TiO₃，然后对微米级锂离子筛前驱体micro‑Li₂TiO₃进行盐酸酸化处理，得到微米级锂离子筛micro‑H₂TiO₃。本发明还提供应用所述微米级锂离子筛micro‑H₂TiO₃的盐湖提锂系统，配合中空纤维超滤膜的抽吸作用，以稀盐酸作为洗脱液，通过吸附——洗脱作业实现盐湖提锂，实现了有效的锂离子吸附，并有效锂离子筛分子粉体在吸附过程中流失。

技术领域

本发明涉及盐湖提锂技术领域，特别是一种可用于截留水中锂离子的微米级锂离子筛micro-H₂TiO₃的制备方法，还涉及应用该制备方法得到的微米级锂离子筛micro-H₂TiO₃的盐湖提锂系统。

背景技术

锂及其化合物广泛应用于医药、陶瓷、玻璃、化工、电子等领域，备受关注。随着对锂及其化合物需求的不断扩大，陆地锂资源日渐缺乏，人们将目光转向蕴藏着丰富锂资源的盐湖中。由于盐湖中锂浓度偏低，因而锂离子筛吸附材料成为盐湖提锂的最具有发展前景和最具实用性的材料，成为科学家们研究的热点。利用高吸附容量、高选择性的锂离子筛进行盐湖中锂的吸附，是解决锂资源短缺的一种简单易行且经济绿色的方法。

现有的常用于盐湖提锂的锂离子筛H₂TiO₃合成后为纳米级别的粉体，平均粒径为30-100nm，直接投加在水体中进行吸附会导致粉体在水中沉降板结或流失，因此通常需要对粉体进行成型处理。一般的粉体成型技术是采用粘结剂将纳米锂离子筛进行粘结成型，变为颗粒状，填充在吸附柱中进行吸附。但是成型后的颗粒，由于很多纳米粉体被粘结剂包裹或封闭，导致成型后的颗粒锂离子筛的吸附容量相比于粉体锂离子筛会下降50％左右，吸附容量的下降直接导致锂离子筛的有效利用率下降，吸附系统占地面积的增加和工程化成本的上升。如果不采用成型处理，由于锂离子筛粉体的粒径为30-100nm，超滤膜无法截留，纳米级的粉体会穿过超滤膜的膜孔而大量流失，因此无法直接采用“粉体吸附结合超滤膜分离”的工艺进行盐湖提锂。

例如中国发明专利申请CN 110975795A公开一种提锂吸附剂的合成方法，首先通过煅烧制得锂离子筛吸附剂前驱体Li₂TiO₃，然后将前驱体Li₂TiO₃酸洗脱锂得到偏钛酸型锂离子筛吸附剂H₂TiO₃。根据其说明书的记载，在锂溶液中使用该偏钛酸型锂离子筛吸附剂H₂TiO₃，吸附量为33-39mg/g。显然，这种粉末材料存在前述的技术缺陷。

中国发明专利申请CN 112871127A公开了一种高孔隙率锂离子筛颗粒的制备方法，将锂离子筛研磨后再与造孔剂、填料、水性树脂乳液混合后挤出成型，通过加热完成干燥及固化过程，最后经过酸浸水洗后制得。该专利使用水性树脂乳液作为粘结剂，能够避免使用有机溶剂，但是成型后的吸附剂的吸附容量及吸附速率低于粉体，未能解决成型后颗粒的吸附性能下降的问题，其吸附量为12.6-18.1mg/g。

中国发明专利申请CN112871126A公开了一种高吸附容量锂离子筛颗粒的制备方法，将锂离子筛粉体砂磨后与无机粘结剂混合喷雾干燥，制得的微米级颗粒与模板造孔剂混合，在造粒设备中与水性树脂乳液混合造粒，通过加热完成干燥及固化过程，最后经过酸浸水洗后制得。该专利的造粒方法较为复杂，其吸附容量约为22.2-25.1mg/g。