【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法及應(yīng)用，屬于于鹽湖提鋰。
技術(shù)介紹
1、鋰作為世界上最輕的金屬，因其在化學(xué)化工，醫(yī)學(xué)，航天冶金以及儲(chǔ)能電池等領(lǐng)域的重要作用，具有極強(qiáng)的戰(zhàn)略價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的綠色發(fā)展，2021年全球鋰產(chǎn)量為54萬噸，預(yù)計(jì)到2030年全球年產(chǎn)量將升至150萬噸，但相應(yīng)的需求量也將超過300萬噸，當(dāng)前的全球鋰資源仍處于供小于求的局面。
2、隨著全球綠色節(jié)能的倡導(dǎo)和電動(dòng)汽車領(lǐng)域的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的固態(tài)鋰資源鋰礦石如鋰輝石鋰云母等已經(jīng)很難滿足對(duì)鋰資源日益增長的需要，由此開啟了對(duì)鹽湖鹵水中鋰資源的開發(fā)，且鹵水生產(chǎn)鋰鹽的成本較礦山開采更低，當(dāng)前鹽湖鹵水中的鋰資源在全球鋰資源總量中能達(dá)到70％，所以對(duì)于鹽湖提鋰的工藝研究至關(guān)重要。
3、當(dāng)前鹽湖提鋰的主要方法主要包括化學(xué)沉淀法、膜分離法、電滲析法、萃取法以及吸附法。其中吸附法因其回收率高，離子選擇性強(qiáng)，吸附速率快等優(yōu)勢具有很強(qiáng)的發(fā)展前景，而鋁基吸附劑是當(dāng)前從鹽湖鹵水中提鋰中唯一的得到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的吸附劑。
4、近年來，有關(guān)鋁基吸附材料的制備報(bào)道較多，如公開號(hào)cn?117753378?a的中國專利直接將水溶性的鋁鹽和鋰鹽配置成混合溶液，再滴入強(qiáng)堿性溶液，經(jīng)陳化，干燥后得到鋁系前驅(qū)體，再將得到的鋁系前驅(qū)體與陽離子型線性聚合物混合加熱得到吸附劑成品。此種方法制備的吸附劑具有極高的吸附容量。但該專利的制備流程較為繁瑣，制備的時(shí)間較長，對(duì)設(shè)備的精度要求較高。
5、公開號(hào)cn?117916016?a的中國專利報(bào)道將鐵鹽、鋁鹽
6、公開號(hào)cn?117753370?a的中國專利將水溶性的鋰鹽、鋁鹽和硅烷氨基酸混合后加入到堿性溶液中，陳化處理后得到鋁基吸附劑。此種方法制備的鋁基吸附劑循環(huán)吸附容量高，性能穩(wěn)定，可多次循環(huán)利用。但該專利的制備方法比較復(fù)雜，操作繁瑣，制備的時(shí)間較長，成本較高。
7、公開號(hào)cn?117960128?a的中國專利將堿性的多聚物溶膠溶液霧化滴入含鋁鹽鋰鹽的混合溶液中，干燥洗滌后得到凝膠微粒，再將得到的凝膠微粒加入到交聯(lián)劑與去離子水制成的交聯(lián)溶液中得到微球吸附劑。此種方法制備的鋁系鋰離子篩吸附劑吸附容量大，穩(wěn)定性好，操作簡單。但該專利的制備方法的成本較高，制備的時(shí)間較長，不太適用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)
8、綜上，當(dāng)前化學(xué)法生成的鋁基吸附劑大多步驟復(fù)雜，影響因素較多，制備時(shí)間長，而且成本也比較高，不可避免地減緩了鋁基吸附劑產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。因此，針對(duì)以上問題，亟需一種新的鋁基吸附劑合成方法來減少合成步驟并優(yōu)化反應(yīng)條件，降低成本，加快鋁基吸附劑的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中制備鋁基吸附劑成本高、操作復(fù)雜的問題。
2、為達(dá)到解決上述問題的目的，本專利技術(shù)所采取的技術(shù)方案是提供一種操作簡單，成本低廉的鹽湖鹵水提鋰的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法及應(yīng)用。
3、本專利技術(shù)的第一方面，提供了一種鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，包括以下步驟：
4、步驟1、取兩塊用做電極的純鋁板，用酸淋洗去除表面的氧化層，再用去離子水清洗鋁板表面并干燥，之后稱量鋁板的質(zhì)量；
5、步驟2、稱取氯化鈉和氯化鋰并配置成混合溶液，得到溶液1，并將溶液1加入到電化學(xué)裝置中，使用磁力攪拌器混合均勻；
6、步驟3、將電化學(xué)裝置通電，并保持電化學(xué)裝置中電流恒定，控制電化學(xué)反應(yīng)的溫度，調(diào)節(jié)電解液的ph，并通過控制反應(yīng)時(shí)間來控制合成鋁基吸附劑的鋁鋰比；
7、步驟4、關(guān)閉電源，陳化攪拌一段時(shí)間后固液分離，烘干，得到鋁基吸附劑。
8、優(yōu)選地，所述的步驟1中，鋁板規(guī)格為1*25*100mm，所用的酸為10％～20％的鹽酸或硝酸，干燥溫度為60～80℃，干燥時(shí)間為10～15min。
9、優(yōu)選地，所述的步驟2中，氯化鈉的濃度為50～105g/l，氯化鋰的濃度為4.2～8.4g/l，磁力攪拌器攪拌強(qiáng)度為200～600r/min。
10、優(yōu)選地，所述的步驟3中，電流恒定為2～5a，極板間距為1～3cm，電化學(xué)反應(yīng)溫度為75～95℃，調(diào)節(jié)溶液ph選用的是10％～20％的鹽酸，反應(yīng)ph為4.5～8，控制鋁基吸附劑的鋁鋰比為1:1～4:1，電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為90～150min。
11、優(yōu)選地，所述的步驟3中，電流恒定為2a，極板間距1cm，電化學(xué)反應(yīng)溫度為85℃，控制鋁基吸附劑的鋁鋰比為1.25，電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為120min。
12、在電化學(xué)合成吸附劑的過程中，陽極反應(yīng)過程為：
13、2al3++li++cl-+6oh-+xh2?o→licl·al2(oh)6·xh2o。
14、優(yōu)選地，所述的步驟4中，陳化攪拌過程溫度為75～90℃，攪拌強(qiáng)度為200～600r/min，陳化攪拌時(shí)間為0.5～3h，鋁基吸附劑的干燥溫度為60～105℃，干燥時(shí)間為12～24h。
15、本專利技術(shù)的第二方面，提供了一種上述方法得到的鋁基吸附劑的應(yīng)用，包括以下步驟：
16、步驟1、取鋁基吸附劑加入到去離子水中，進(jìn)行脫附，固液分離后得到空載的鋁基吸附劑；
17、步驟2、將步驟1得到的空載的鋁基吸附劑加入到氯化鋰溶液中，進(jìn)行吸附。
18、優(yōu)選地，所述的步驟1中，去離子水體積為100～500ml，溫度為70～90℃，時(shí)間為0.5～1h。
19、優(yōu)選地，所述的步驟2中，氯化鋰溶液濃度為100～2000mg/l，體積為30～60ml，溫度為25～50℃，時(shí)間為1～3h。
20、相比現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有如下有益效果：
21、本專利技術(shù)使用電化學(xué)法一步合成鋁基吸附劑，合成步驟簡單，反應(yīng)需要控制的ph范圍大，對(duì)反應(yīng)設(shè)備的精度要求低，減少了設(shè)備的需求，且不需要多次添加試劑，有效地降低了成本。
22、電化學(xué)法一步合成得到的鋁基吸附劑吸附效果好，吸附容量大，可達(dá)到12.5mg/g，達(dá)到吸附容量的時(shí)間短，最少僅需0.5h，吸附劑的回用率高，可多次重復(fù)利用。
23、相比于傳統(tǒng)的化學(xué)水熱法合成鋁基吸附劑，電化學(xué)法原料簡單，僅需鋁板和電解液，合成反應(yīng)時(shí)間短，制備的過程中能耗小，且合成過程中不會(huì)產(chǎn)生其他污染物，綠色環(huán)保。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的步驟1中，鋁板規(guī)格為1*25*100mm，所用的酸為10％～20％的鹽酸或硝酸，干燥溫度為60～80℃，干燥時(shí)間為10～15min。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的步驟2中，氯化鈉的濃度為50～105g/L，氯化鋰的濃度為4.2～8.4g/L，磁力攪拌器攪拌強(qiáng)度為200～600r/min。
4.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的步驟3中，電流恒定為2～5A，極板間距為1～3cm，電化學(xué)反應(yīng)溫度為75～95℃，調(diào)節(jié)溶液pH選用的是10％～20％的鹽酸，反應(yīng)pH為4.5～8，控制鋁基吸附劑的鋁鋰比為1:1～4:1，電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為90～150min。
5.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的步驟3中，電流恒定為2A，極板間距1cm，電化學(xué)反應(yīng)溫度為85℃，控制鋁基吸附劑的鋁鋰比為1.25，電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為120m
6.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的步驟4中，陳化攪拌過程溫度為75～90℃，攪拌強(qiáng)度為200～600r/min，陳化攪拌時(shí)間為0.5～3h，鋁基吸附劑的干燥溫度為60～105℃，干燥時(shí)間為12～24h。
7.一種通過權(quán)利要求1～6中任一種方法制備得到的鋁基吸附劑的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：
8.如權(quán)利要求7所述的鋁基吸附劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的步驟1中，去離子水體積為100～500mL，溫度為70～90℃，時(shí)間為0.5～1h。
9.如權(quán)利要求7所述的鋁基吸附劑的應(yīng)用，其特征在于，所述的步驟2中，氯化鋰溶液濃度為100～2000mg/L，體積為30～60mL，溫度為25～50℃，時(shí)間為1～3h。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的步驟1中，鋁板規(guī)格為1*25*100mm，所用的酸為10％～20％的鹽酸或硝酸，干燥溫度為60～80℃，干燥時(shí)間為10～15min。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的步驟2中，氯化鈉的濃度為50～105g/l，氯化鋰的濃度為4.2～8.4g/l，磁力攪拌器攪拌強(qiáng)度為200～600r/min。
4.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方法，其特征在于，所述的步驟3中，電流恒定為2～5a，極板間距為1～3cm，電化學(xué)反應(yīng)溫度為75～95℃，調(diào)節(jié)溶液ph選用的是10％～20％的鹽酸，反應(yīng)ph為4.5～8，控制鋁基吸附劑的鋁鋰比為1:1～4:1，電化學(xué)反應(yīng)時(shí)間為90～150min。
5.如權(quán)利要求1所述的鋁基吸附劑的電化學(xué)制備方...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳剛，謝輝，黃滿紅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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