[发明专利]一种锂钛型离子筛复合膜的制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂钛型离子筛复合膜的制备方法及其用途，属环境功能材料制备技术领域。

背景技术

锂是自然界中原子半径最小、质量最轻的碱金属，呈银白色，具有许多特殊的物理、化学性质。锂及其化合物广泛应用于国民经济的各个领域，不仅在传统的消费领域如玻璃、陶瓷、润滑剂等领域起到重要作用，也推动了高新技术领域如锂电池、核能、航空航天等领域的发展，被誉为“21世纪的新能源”，是国民经济和国防建设中具有重要意义的战略物资。近年来随着锂的市场需求量不断增长，陆地上的锂资源已远不能满足需求，从液态锂资源中提取锂成为人们关注的热点，已成为锂工业发展的主攻方向。

盐湖卤水中的锂储量巨大，且以离子形态存在，为锂盐生产提供了理想的原料形态，从而避免了固体锂矿复杂的工艺流程，可使生产成本、总投资分别降低近40％。因此，从盐湖卤水中提取锂将代替伟晶岩提锂成为锂工业的主流，并在锂工业发展中较长期占主导地位。当今溶液提锂的方法主要有沉淀法、蒸发结晶法、溶剂萃取法、锻烧浸取法、盐析法、碳化法和吸附剂法。其中，盐湖卤水提锂较成熟的方法是蒸发结晶一沉淀法，但该方法不太适用于高镁锂比的盐湖卤水。溶剂萃取法与吸附剂法能够尽可能避免沉淀法带来的锂损失，从而成为高镁锂比盐湖卤水提铿最具前景的方法。吸附剂法具有工艺简单、吸附性能好、经济环保等优势，相比溶剂萃取法更适于从低品位的海水或盐湖水中提锂，是近年来该领域的研究热点。

而锂离子筛吸附材料被认为是从海水中提锂的最具有发展前景和最具实用性的方法，目前，此方法的研究已在国内外研究中获得了一定的进展，但仍然属于前沿课题，技术方面仍不成熟，需要通过进一步的研究使其在不久的将来成为成熟的技术，从而获得广泛的应用。锂钛氧化物因具有资源丰富、价格低廉、对锂的选择吸附性强、对环境无污染以及钛的溶损极低，结构稳定且耐酸性好，吸附性能稳定且可循环数次使用等诸多优点，已成为科学家们研究的热点。但锂钛型氧化物离子筛为粉状，其流动性和渗透性都较差，不易于工业操作，阻碍其商业化应用。因此不少研究者对粉体锂离子筛进行造粒研究，合成出粒状锂吸附剂。近年来也有研究者将锂离子筛前驱体粉末加入到高分子膜材料铸膜液中，制成锂离子筛前驱体膜，经酸洗脱锂后，得到锂离子筛膜。使用锂离子筛膜从液态锂资源中提取锂具有操作过程相对简单、能耗少、无二次污染、可连续操作、成本低、可直接放大、循环使用后锂离子筛的损失量较小等优点。

因此本发明通过对锂离子筛与膜分离技术相结合，制备具有选择性提锂的离子筛复合膜。

发明内容

本发明涉及一种锂钛型离子筛复合膜的制备方法。首先，将TiO₂和Li₂CO₃的物质的量浓度比为1～1.05溶解于无水乙醇中，混合均匀后，置于烘干箱中85℃烘干后，将产物以5℃/min的升温速率升温至850℃，维持24h，在空气中焙烧，即得到锂离子筛Li₂TiO₃。将制备好的锂离子筛Li₂TiO₃在0.1mol/L HCl溶液中，60℃磁力搅拌进行交换吸附反应，每隔一定的时间取上清液2.0mL，测定Li+的浓度，然后离心并用乙醇多次洗涤后置于于烘箱中，得到偏钛酸型吸附剂H₂TiO₃。最后，将0.5g吸附剂H₂TiO₃、3g聚偏氟乙烯(PVDF)粉末、1g聚乙二醇溶解于30mL的N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，50℃机械搅拌12h，混匀后，制得锂钛型离子筛铸膜液，用刮刀将铸膜液匀速涂在玻璃板上，然后置于蒸馏水中，即得到对锂离子具有选择性吸附的锂钛型离子筛复合膜，可用于锂离子的选择性吸附分离。

本发明采用的技术方案是：

一种锂钛型离子筛复合膜的制备方法，步骤如下：

步骤1、制备锂离子筛Li₂TiO₃前驱体：将TiO₂和Li₂CO₃加入到无水乙醇中，混合均匀后，烘干，焙烧，将焙烧后的锂离子筛Li₂TiO₃酸洗，即得到锂离子筛Li₂TiO₃前驱体；