[发明专利]一种双极膜电渗析系统及其制备氢氧化锂的方法

说明书

本发明涉及一种双极膜电渗析系统及其制备氢氧化锂的方法，特别涉及一种锂盐溶液通过双极膜电渗析方法进行氢氧化锂制备的方法。所述双极膜电渗析系统包括阳极、阴极、双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜，双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜相互配合构成酸室、盐室、碱室，所述酸室、盐室、碱室相互配合构成三室结构、产酸式双室结构、产碱式双室结构。使用本发明装置经过微滤‑普通电渗析‑双极膜系统电渗析步骤，可以完成使用锂盐溶液制备氢氧化锂的工艺，投资少,效率更好，经济性高。

本专利申请主张申请号为“201811087601.5”、名称为“一种双极膜电渗析法利用锂盐溶液制备氢氧化锂的工艺”、申请日为“2018.09.18”的中国发明专利的优先权。

技术领域

本发明涉及一种双极膜电渗析系统及其制备氢氧化锂的方法，特别涉及一种锂盐溶液通过双极膜电渗析方法进行氢氧化锂制备的方法。

背景技术

锂及其化合物广泛应用于工业部门和高新技术产业中,被誉为“推动世界进步的能源金属”。氢氧化锂为白色粉末，是最重要的锂盐之一，广泛应用于锂离子电池、石油、化工、冶金、玻璃、陶瓷等行业，同时也是国防工业、原子能工业和航天工业的重要原料。目前氢氧化锂主要用于生产碱性蓄电池的电解液、锂基润滑脂以及溴化锂制冷机吸收液等，也是作为生产其他锂盐制品的重要原料。作为新能源的电动汽车和其他电动工具多数采用锂电池，因此氢氧化锂也是一种制备锂离子电池的关键原料，其中电池级单水氢氧化锂用于碱性电池如镍镉电池和镍氢电池等，其中主要是用于镍镉电池。

自然界中锂多以碳酸锂化合物形式。传统制备LiOH的方法是以锂矿石为原料进行生产，如石灰石焙烧法，压煮法等，专利CN 102115101就是此种方法。但由于从盐湖卤水提锂比矿石提锂工艺简单、生产成本低，资源丰富，所以卤水提锂在上世纪末已占据了提锂工业的主导地位，目前提锂主要是盐湖提锂。

目前以卤水为原料制备氢氧化锂的方法主要有碳酸锂苛化法、离子膜电解法、铝酸盐沉淀法和煅烧法等。碳酸锂苛化法制备工艺是主要工业制备方法，采用碳酸钠苛化溶液,但杂质量含量比较高，不适合电池级的应用。CN1214981C中提出硫酸锂采用氢氧化钠进行复分解反应制备氢氧化锂，在美国专利申请US 2011/203929中采用双极膜法对诸如锂离子电池磷酸锂铁制备过程的废液和锂矿粹取尾液中硫酸锂离子加以收回收制备氢氧化锂。

卤水离子膜电解法离子膜电解法制备LiOH，具有回收率高(近100％)，无二次污染，而且制得的产品纯度高(>99％)等优点。CN 102016123将卤水电解以生成其中钙和镁总浓度在150ppb以下的氢氧化锂溶液，进一步将氢氧化锂溶液浓缩和结晶。CN1240876对碳酸锂直接电解制备氢氧化锂晶体。但此类方法对精制卤水杂质离子的含量要求非常高且卤水锂含量要高，另外，电耗高而且离子膜价格昂贵、不易维护，相对提高了制备LiOH的生产成本。铝酸盐沉淀法该方法用于工业规模生产时的缺点是所得的铝锂沉淀物为胶体，固体重量只占10％左右，平均颗粒仅1p.m.，不易过滤并且工艺流程复杂，能耗高。煅烧法的优点是锂镁等资源可综合利用，需化工原料少；煅烧可以去除硼镁等杂质，提高了氢氧化锂的纯度；缺点是镁使得工艺流程复杂，设备腐蚀严重，蒸发水量大，能耗高。

发明内容

为解决以上难题，本发明提供了一种双极膜电渗析系统及其制备氢氧化锂的方法，使用双极膜电渗析方法对锂盐溶液进行电渗析，制备氢氧化锂，避免了避免了苛碱法的杂质高，提纯过程复杂的缺点，投资少,效率更好，经济性高。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种双极膜电渗析系统，所述双极膜电渗析系统包括阳极、阴极、双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜，双极膜、阳离子交换膜、阴离子交换膜相互配合构成酸室、盐室、碱室，所述酸室、盐室、碱室相互配合构成三室结构、产酸式双室结构、产碱式双室结构；