[发明专利]一种复合偏锑酸锂离子筛填料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种复合偏锑酸锂离子筛填料，特别是以偏钛酸掺杂和分散的，轻质玻璃材料负载的复合偏锑酸锂离子筛填料，填料的孔隙率为30%‑50%，密度为500‑800kg/m3，复合偏锑酸锂离子筛的化学组成为：H1+xTixSb1‑xO3，其中，x=0.1‑0.9，复合偏锑酸质量占填料质量的70%‑80%，轻质玻璃材料质量占填料质量的20%‑30%，复合偏锑酸填料的吸附容量为20‑25mg/g，复合偏锑酸的前驱体是Li1+xTixSb1‑xO3，其中，x=0.1‑0.9，复合偏锑酸锂也是单斜晶系。本发明复合偏锑酸锂离子筛中的偏锑酸和偏钛酸具有协同效应，使其吸附容量增大，提高了锂离子在其中的吸脱附速度，同时降低了锑的溶损和提高了环境安全性。 1

主权项

1.一种复合偏锑酸锂离子筛填料，其特征在于由偏钛酸掺杂和分散的轻质玻璃材料负载的复合偏锑酸锂离子筛组成填料，填料的孔隙率为30%‑50%，密度为500‑800kg/m³，复合偏锑酸锂离子筛的化学组成为：H_1+xTi_xSb_1‑xO₃，其中，x=0.1‑0.9，复合偏锑酸质量占填料质量的70%‑80%，轻质玻璃材料质量占填料质量的20%‑30%，复合偏锑酸填料的吸附容量为20‑25mg/g；所述的复合偏锑酸的前驱体是Li_1+xTi_xSb_1‑xO₃，其中，x=0.1‑0.9；所述的轻质玻璃材料是密度小于500kg/m³的玻璃纤维制品、泡沫玻璃制品、粉煤灰漂珠或中空玻璃微球之一。

2.根据权利要求1所述的复合偏锑酸锂离子筛填料，其特征在于复合偏锑酸锂Li_1+xTi_xSb_1‑xO₃是单斜晶系，是单斜偏锑酸锂LiSbO₃和单斜偏钛酸锂Li₂TiO₃的复合物，优选x=0.3，0.8。

3.根据权利要求1所述的复合偏锑酸锂离子筛填料，其特征在于复合偏锑酸水溶胶还作为复合锂离子筛前驱体的粘合剂，先将复合锂离子筛前驱体粘结在轻质玻璃材料表面上，进一步烧结固定在轻质玻璃材料表面上。

4.一种复合偏锑酸锂离子筛填料的制备方法，其特征在于技术方案包括复合偏锑酸水溶胶制备、复合偏锑酸锂填料制备、复合偏锑酸锂填料的烧结、复合偏锑酸锂填料的酸洗脱锂和复合偏锑酸锂离子筛的评价，具体步骤为：

（1）在玻璃反应器中加入4mol/L的盐酸水溶液，在强烈搅拌和冰水冷却下，向反应液中缓慢滴加五氯化锑和四氯化钛溶液，控制滴加速度使前期反应生成的Sb(OH)₅和Ti(OH)₄共沉淀能够迅速溶解形成水溶胶，控制投料摩尔比为：Sb：Ti：H₂O=1：0.1‑10：10‑60，滴加完成后继续搅拌1‑2h使氯化物水解完全；然后加入反应液10‑15倍质量的去离子水稀释，加热回流水溶胶12‑24h，蒸馏分离溶液中的氯化氢；冷却放置24‑36h使Sb(OH)₅和Ti(OH)₄溶胶粒子相互聚合掺杂和沉淀，分离胶体中的稀盐酸清液，去离子水多次清洗胶体粒子吸附的氯化氢，形成复合偏锑酸水溶胶H_1+xTi_xSb_1‑xO₃，x=0.1‑0.9，溶胶粒径为20‑50nm；

（2）在搅拌下将理论计量比的4mol/L的乙酸锂水溶液缓慢加入复合偏锑酸水溶胶中，加完后继续搅拌0.5‑1h，生成复合偏锑酸锂Li_1+xTi_xSb_1‑xO₃水溶胶，放置过程中水溶胶的粘度不断增大；将清洗干净的轻质玻璃材料浸渍到水溶胶中，使复合偏锑酸锂溶胶包覆在轻质玻璃材料表面上和进入其表面孔道中，控制投料质量比为：轻质玻璃：复合偏锑酸锂=1：0.25‑0.40，翻动轻质玻璃载体材料，使复合偏锑酸锂溶胶在轻质玻璃载体材料上形成凝胶，沥去凝胶中析出的稀乙酸水溶液，在100‑150℃下干燥除去水分和乙酸，形成复合偏锑酸锂填料；

（3）将复合偏锑酸锂填料放入高温炉中，在500‑600℃下热处理8‑12h，复合偏锑酸锂Li_1+xTi_xSb_1‑xO₃被烧结固定在轻质玻璃载体上，在热处理过程中非晶态的复合偏锑酸锂同时转化为单斜晶系偏锑酸锂；

（4）将其浸入0.5‑1.0mol/L的无机酸水溶液中，循环喷洒无机酸水溶液使复合偏锑酸锂填料中的锂离子在0.5‑1h内完成脱附，再用去离子水清洗，得到单斜复合偏锑酸H_1+xTi_xSb_1‑xO₃填料，所述无机酸是盐酸、硝酸或硫酸之一；

（5）将锂离子筛填料装填在吸附塔中，循环喷淋含有200mg/L氯化锂的模拟卤水4‑16h，使锂离子筛填料达到饱和吸附，测得其吸附容量为20‑25mg/g，吸脱附循环10次后吸附容量也没有明显变化。