[发明专利]一种锂离子吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种锂离子吸附剂及其制备方法与应用，蛭石预处理方法，包括如下步骤：1)将蛭石粉碎并过筛，使蛭石的粒径小于150μm；2)将粉碎后的蛭石用硝酸蒸汽处理设定时间，然后将处理后的蛭石放入去离子水中，超声处理设定时间；3)将处理后的蛭石过滤、洗涤至中性，即得预处理后的蛭石。以预处理后的蛭石为载体，以硝酸锂为模板分子，冠醚为螯合剂，甲基丙烯酸为功能单体，并在交联剂和引发剂的作用下，发生自由聚合反应，形成稳定的锂离子印迹聚合物，该锂离子印迹聚合物对锂离子具有良好的选择吸附性能，并且具有较好的再生性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子吸附剂及其制备方法与该锂离子吸附剂在盐湖卤水提锂领域的应用，属于经济环保、资源化利用的技术范畴。

背景技术

蛭石是一种2:1型的层状硅酸盐粘土矿物，其结构单元层是由硅氧四面体和铝氧八面体形成层状的晶层，晶层间存在着相互作用的范德华力。蛭石的储量丰富、来源广泛、成本低廉、处理工艺相对简单，已在建筑、农林、园艺等传统领域有了大量的应用。此外，由于其良好的吸附性和离子交换性，也被应用于处理工业废水中的重金属离子。随着研究手段的进步和更多实际应用的需求，改性后的蛭石呈现出更多新的应用方式。目前，蛭石的改性方式主要有热膨胀、酸处理、插层处理等，其中，酸处理改性蛭石的一个主要特点是可以增加蛭石的比表面积。Maqueda等人采用粒径小于80μm的蛭石，用浓度为1mol/L的盐酸80℃浸泡24h，处理后的蛭石比表面积可达到720.26m²/g。Jayabalakrishnan等用浓度为2mol/L的盐酸在80℃浸泡蛭石2h，获得了比表面积为672m²/g的蛭石。Stawiński等人分别用酸、碱、酸-碱改性的方式来处理蛭石，研究发现碱处理后的蛭石对重金属有更好的吸附效果。

近几年来，为了缓解全球的用油危机并解决严重的大气污染问题，新能源电动汽车被开发问世，有望替代传统的燃油汽车。由于锂有强的电化学活性，制成的锂电池具有开路电压高，比能量高，工作温度范围宽，放电平衡等优点，锂离子电池被作为新能源汽车的主要动力来源。此外，锂资源在其它行业也有广泛应用，如玻璃、陶瓷、润滑剂、制冷剂等的制造，因此，市场对锂资源有很大的需求量。虽然盐湖卤水中含有大量的锂资源，但是镁锂比也很高，镁离子的大量存在严重影响锂的提取效率和提取纯度。

离子印迹技术是一种通过以目标离子作为模板，功能单体与模板以共价、非共价或半共价的方式结合形成前驱体，然后通过交联剂的化学聚合形成性能稳定的聚合物，最后再将模板除去的方式来制备具有高选择性吸附剂的新手段。离子印迹聚合物的制备方法主要有溶胶凝胶法、本体聚合、悬浮聚合、沉淀聚合、乳液聚合。由这些方法制备的锂离子印迹聚合物存在以下问题：吸附位点包埋过深，不利于锂离子的吸附与脱附，降低了吸附剂的再生效率。

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供了一种蛭石的预处理方法、锂离子吸附剂及锂离子吸附剂的制备方法与应用。制备得到的吸附剂对锂离子表现出良好的选择吸附性和良好的再生性能。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种蛭石预处理方法，包括如下步骤：

1)将蛭石粉碎并过筛，使蛭石的粒径小于150μm；

2)将粉碎后的蛭石用硝酸蒸汽处理设定时间，然后将处理后的蛭石放入去离子水中，超声处理设定时间；

3)将处理后的蛭石过滤、洗涤至中性，即得预处理后的蛭石。

采用硝酸蒸汽和超声波联用的方法对特定粒径的蛭石进行处理，可以显著提高蛭石的比表面积，进而提高蛭石的吸附性能。

采用硝酸蒸汽对蛭石进行处理，可以很容易将处理的蛭石分离出来，进而可以解决传统方法中采用酸溶液对蛭石进行处理时，小粒径的蛭石难以从酸溶液中分离出来，容易造成蛭石的损失；并且难以对小粒径的蛭石进行处理，进而提高蛭石的比表面积受限的问题。