[发明专利]一种开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料及其制备方法

权利要求书

1.一种开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料，其特征在于在开孔泡沫玻璃上负载以纳米二氧化钛为粘合剂的锂离子筛形成填料，将其装填在吸附-解吸塔中，用以吸附分离盐湖卤水或海水中的低浓度锂离子，填料外形为规整砌块或无规则形状，单个填料等效体积为1-100cm³，孔隙率为30%-70%，密度为300-800kg/m³，锂离子筛质量占填料质量的40%-50%，纳米二氧化钛质量占填料质量的5%-10%，其余质量为开孔泡沫玻璃，填料的锂离子吸附容量为20-40mg/g；所述的开孔泡沫玻璃的气孔率为45%-90%，孔径为 0.5-2mm，密度为100-200kg/m³；所述的锂离子筛是锰系锂离子筛、钛系锂离子筛或掺杂系锂离子筛之一；所述的纳米二氧化钛粘合剂是锐钛型纳米TiO₂水溶胶。

2.根据权利要求1所述的开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料，其特征在于纳米二氧化钛粘合剂是由钛盐沉淀-胶溶方法制备得到的锐钛型纳米TiO₂水溶胶，溶胶粒径为5-10nm，在300-350℃下能够和开孔泡沫玻璃烧结在一起，将包覆的锂离子筛固定在开孔泡沫玻璃上。

3.根据权利要求1所述的开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料，其特征在于锂离子筛前驱体是Li_1.3Mn_1.6O₄、Li_1.6Mn_1.6O₄ 、Li₄Ti₅O₁₂或Li₂TiO₃之一，并经过纳米TiO₂的掺杂和包覆。

4.根据权利要求1所述的开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料，其特征在于开孔泡沫玻璃是以废玻璃、粉煤灰和非金属矿为主要原料制备而成。

5.一种权利要求1所述的开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料的制备方法，其特征在于包括开孔泡沫玻璃的预处理、涂膜浆料的制备、开孔泡沫玻璃的涂膜、膜层的干燥固化、膜层的烧结固定、膜层的酸洗脱锂和锂离子筛填料的评价，具体步骤为：

（1）将开孔泡沫玻璃板切割为效体积为1-100cm³的块状，浸渍在含有质量百分浓度为0.1%-0.5%的表面活性剂和质量百分浓度为3%-5%的盐酸水溶液中0.5-2h，去离子水清洗，沥水后晾干，以提高其开孔率和表面润湿性能，所述表面活性剂是常用的阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂；

（2）向2mol/L的硫酸氧钛溶液中加入2mol/L的氨水，使溶液pH为8-9，过滤分离生成的偏钛酸沉淀，用去离子水洗涤沉淀至洗水中无硫酸根为止，将沉淀加入草酸水溶液中，在60-70℃下胶溶生成透明的纳米TiO₂水溶胶，控制投料摩尔比为：硫酸氧钛：氨：草酸=1：2-2.5：0.6-0.8，用去离子水稀释得到质量百分浓度为5%的纳米TiO₂水溶胶；

（3）在强烈搅拌下将粉碎到400-500目的锂离子筛前驱体粉末加入纳米TiO₂水溶胶中，控制投料质量比为：二氧化钛：前驱体=1：4-9，在20-30℃下搅拌1-3小时生成锂离子筛前驱体-纳米TiO₂涂膜浆料，锂离子筛前驱体涂膜浆料中固体质量浓度为15%-20%，涂膜适用期为5-10天；

（4）将经过预处理的开孔泡沫玻璃块浸渍在锂离子筛前驱体涂膜浆料中，翻动使涂膜浆料均匀负载在开孔泡沫玻璃块的表面和孔道中，在100-150℃下烘干固化；

（5）将其转入高温炉中，在300-350℃下烧结0.5-1h，冷却后形成开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛前驱体；

（6）将其浸入0.2-1.0mol/L的盐酸溶液中，使锂离子筛前驱体中的锂离子脱附，再用去离子水清洗，得到开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料；

（7）将开孔泡沫玻璃负载的锂离子筛填料装填在吸附塔中，循环喷淋含有200mg/L氯化锂的模拟卤水中，使其达到饱和吸附，测得其吸附容量为20-40mg/g，吸脱附循环10次后吸附容量也没有明显变化。