鋰離子吸附柱的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于鋰離子分離設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種鋰離子吸附柱。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬鋰具有很強的化學(xué)活性，其單質(zhì)或化合物因獨特的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于冶金、陶瓷、電池材料、核工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。在國民經(jīng)濟和國防建設(shè)中，鋰是具有重要意義的戰(zhàn)略資源。
[0003]鋰在自然界中的賦存形式有固體和液體兩種。固體鋰礦藏主要為鋰輝石、鋰云母等偉晶巖礦；液體鋰礦主要以鋰離子形式存在于鹽湖鹵水、海水、地?zé)崴坝吞锼?。從全球的開發(fā)和生產(chǎn)狀況看，80%的鋰產(chǎn)品來源于液體鋰資源，鹵水提鋰成為鋰工業(yè)的發(fā)展主流。我國提鋰的熱點集中在西部的鹽湖，提鋰方法主要有沉淀法、煅燒法、碳化法、溶劑萃取法及吸附法等，其中離子吸附法是從低鋰濃度鹵水提鋰的最有效方法。
[0004]目前合成的單一鋰離子特效吸附劑呈粉末狀態(tài)，而其與有機聚合物制成的復(fù)合吸附劑呈小顆粒狀態(tài)；在裝填成固定床層進行吸附-脫附過程中，前者粒徑細(xì)小，流動性和滲透性差，后者又在鹵水和洗脫液的循環(huán)作用下容易發(fā)生粉化，固定床層阻力增大，給提鋰工業(yè)化帶來困難。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供了一種鋰離子吸附柱，該鋰離子吸附柱在從含鋰鹵水中吸附鋰離子時，具有吸附量高、吸附速率快等特點。
[0006]為了達到上述實用新型目的，本實用新型采用了如下的技術(shù)方案:
[0007]一種鋰離子吸附柱，包括由熱塑性聚合物纖維纏結(jié)形成的柱體，所述柱體中粘結(jié)有鋰離子吸附劑；其中，所述鋰離子吸附劑由鋰離子吸附前驅(qū)體洗脫鋰離子后得到。
[0008]進一步地，所述柱體上還加裝有網(wǎng)格架，以增加所述柱體的結(jié)構(gòu)強度和耐壓性能。
[0009]進一步地，所述鋰離子吸附前驅(qū)體與所述熱塑性聚合物的質(zhì)量比為0.2?1:1。
[0010]進一步地，所述鋰離子吸附劑前驅(qū)體選自LiMn204、Li4Mn5O12、Lih6Mr^6CV Li2Ti3O^Li4Ti5012、LiA102*的任意一種。
[0011]進一步地，所述熱塑性聚合物材料選自聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的任意一種。
[0012]進一步地，所述柱體呈現(xiàn)中空柱狀。
[0013]本實用新型通過在纏繞粘結(jié)熱塑性聚合物纖維纏結(jié)形成柱體的過程中，將鋰離子吸附前驅(qū)體噴灑粘結(jié)在熱塑性聚合物纖維上，得到的柱體再經(jīng)洗脫鋰離子得到具有吸附鋰離子性能的鋰離子吸附柱；該鋰離子吸附柱無內(nèi)軸，采用內(nèi)密外疏設(shè)計，機械強度好；使用過程中，在含鋰鹵水及脫附劑的循環(huán)作用下不發(fā)生粉化，流量穩(wěn)定、阻力不變、使用壽命長。此外，本實用新型涉及的鋰離子吸附柱還具有吸附量高、吸附速率快、耐腐蝕、耐高壓等特點。
【附圖說明】
[0014]通過結(jié)合附圖進行的以下描述，本實用新型的實施例的上述和其它方面、特點和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中:
[0015]圖1是根據(jù)本實用新型的實施例1的鋰離子吸附柱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是根據(jù)本實用新型的實施例1的鋰離子吸附柱的制備方法的步驟流程圖；
[0017]圖3是根據(jù)本實用新型的實施例1的鋰離子吸附柱的使用示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下，將參照附圖來詳細(xì)描述本實用新型的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本實用新型，并且本實用新型不應(yīng)該被解釋為限制于這里闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本實用新型的原理及其實際應(yīng)用，從而使本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員能夠理解本實用新型的各種實施例和適合于特定預(yù)期應(yīng)用的各種修改。在附圖中，為了清楚起見，可以夸大元件的形狀和尺寸，并且相同的標(biāo)號將始終被用于表示相同或相似的元件。
[0019]實施例1
[0020]參照圖1，本實施例的鋰離子吸附柱，包括由熱塑性聚合物纖維纏結(jié)形成的柱體，所述柱體中粘結(jié)有鋰離子吸附劑；其中，所述鋰離子吸附劑由鋰離子吸附前驅(qū)體洗脫鋰離子后得到。
[0021]優(yōu)選地，所述柱體上還加裝有網(wǎng)格架，以增加所述柱體的結(jié)構(gòu)強度和耐壓性能，得到的鋰離子吸附柱的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其中，I為鋰離子吸附柱，2為網(wǎng)格架。
[0022]這種鋰離子吸附柱利用熱塑性聚合物纖維繞結(jié)成柱，不僅使得柱體具有巨大的比表面積，增大柱體上吸附劑與鹵水的作用面積、提高吸附效率；還可以根據(jù)吸附柱的具體形狀或大小尺寸任意造型，方便實用。
[0023]下面，介紹本實施例的鋰離子吸附柱的制備方法，包括如下步驟:
[0024]在步驟110中，在265°C下加熱熔融聚丙烯，并經(jīng)噴絲形成聚丙烯纖維。
[0025]具體地，聚丙烯熔融溫度一般控制為260°C?270°C，噴絲壓力為0.1MPa，但一般地，噴絲過程由空壓機控制噴絲壓力為0.03MPa?0.7MPa即可。經(jīng)噴絲形成的聚丙烯纖維的絲狀直徑約為0.03mm，即34絲，該纖維直徑性質(zhì)由噴絲板的口徑?jīng)Q定，不作特別規(guī)定。
[0026]在步驟120中，采用LiMn2O4作為鋰離子吸附前驅(qū)體，一邊向聚丙烯纖維表面均勻噴灑LiMn2O4粉體，同時一邊牽引聚丙烯纖維，利用較熱狀態(tài)的聚丙烯纖維自身的粘性將鋰離子吸附前驅(qū)體LiMn2O4粘合。隨著牽引不斷進行，聚丙烯纖維逐漸纏結(jié)形成柱體，鋰離子吸附前驅(qū)體LiMn2O4也隨之粘結(jié)于所述柱體中。其中，鋰離子吸附前驅(qū)體LiMn2O4的用量為其與聚丙烯的質(zhì)量比為0.2:1。
[0027]在本實施例中，為了優(yōu)化實用新型效果，所述聚丙烯纖維是繞一細(xì)柱進行牽引的，故此獲得的柱體具有中空柱狀結(jié)構(gòu)，使得所述柱體具有“內(nèi)壁”和“外壁”;值得說明的是，在牽引的過程中，無需考慮牽引速度，只需保證該聚丙烯纖維處于較高溫度以達到纏結(jié)形成柱體的目的即可。
[0028]在步驟130中，在柱體的“內(nèi)壁”及“外壁”加裝網(wǎng)格架。
[0029]值得注意的是，所述柱體在成型后溫度仍處于較高狀態(tài)，優(yōu)選此時在所述柱體的“內(nèi)壁”及“外壁”加裝塑料網(wǎng)格架，冷卻后網(wǎng)格架固定于柱體上，以增加柱體的結(jié)構(gòu)強度和耐壓性能。在本實施例中，網(wǎng)格架可以由若干工程塑料制成的方格網(wǎng)架構(gòu)成，方格的邊長優(yōu)選為0.5cm。
[0030]在步驟140中，加裝了網(wǎng)格架的柱體經(jīng)冷卻、洗脫鋰離子、洗滌、干燥得到鋰離子吸附柱。
[0031]具體地，加裝有網(wǎng)格架的柱體在冷卻后，將其浸入20°C的0.01mol/L的硫酸銨溶液中40h，以使鋰離子前驅(qū)體LiMn2O4中的鋰離子得到洗脫，形成具有鋰離子吸附能力的鋰離子吸附劑NH4Mn2O4tl繼而再用去離子水洗滌，并在70°C下干燥2h，得到本實用新型產(chǎn)品鋰離子吸附柱。
[0032]值得說明的是，本實施例中，LiMn2O4作為鋰離子吸附前驅(qū)體，0.01mol/L的硫酸銨水溶液作為洗脫鋰離子的洗脫液，當(dāng)然，鋰離子吸附前驅(qū)體還可以是Li4Mn5012、LiL6MnL604,Li2Ti3O7, Li4Ti5O12^ LiAlO2中的任意一種，用于洗脫鋰離子的洗脫液還可以是濃度為0.01mol/L?lmol/L的鹽酸、硫酸或硫酸