[发明专利]一种超高比表面锂吸附微球及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种超高比表面锂吸附微球及其制备方法和应用，包括：将低交联聚苯乙烯微球，分散于反应溶剂中，形成聚苯乙烯微球分散液，保持反应体系温度，缓慢加入三氯化铁溶液，升温，得到氯甲基化的低交联高分子微球；将二氯甲烷加入到氯甲基化的低交联高分子微球，溶胀后，将三氯化铝溶液缓慢加入，控制体系温度，加入完毕后，升温进行傅克烷基化反应，得到吸附了三氯化铝的超高比表面聚苯乙烯微球；将得到的超高比表面聚苯乙烯微球在机械搅拌下缓慢加入氨水，调节pH，常温反应，得到掺杂氢氧化铝的超高比表面聚苯乙烯微球。本发明通过三步反应制备得到超高比表面积锂吸附微球，具有较高的锂吸附能力，并且可循环利用。

技术领域

本发明涉及一种超高比表面锂吸附微球及其制备方法和应用，属于高分子材料制备和应用技术领域。

背景技术

锂是自然界最轻的碱金属元素，被誉为“21世纪的能源金属”。锂金属和化合物在冶金、制造、玻璃陶瓷、石油化工、纺织、合成橡胶、润滑材料、医疗等传统领域应用广泛。近年来，锂在航空航天、核能、电池能源及锂铝合金等领域也越来越重要，已成为工业中十分重要的金属。

锂资源主要赋存于盐湖和花岗伟晶岩矿床中，其中盐湖锂资源占全球锂储量基础的87％。随着市场需求的增长，矿物锂资源显得供不应求，且开采成本高，从盐湖卤水中提取低成本的锂资源成为不可抗拒的趋势。因此，对液态锂的提取具有非常重要的意义。

现有的将高分子材料包裹成大粒径材料应用于锂提取的方法主要有无机盐喷雾造粒法，如硅酸盐；化学包裹法，如用琼脂糖、聚丙烯酰胺二次交联；化学聚合法，如丙烯酸酯、二乙烯基苯、氢氧化铝粉末聚合成球；吸附法，如多孔高分子微球表面功能化后，吸附三氯化铝，水解得到含氢氧化铝的微球。但是，无机喷雾造粒法需要消耗大量能量，会造成成本过高；化学包裹和化学交联，都是通过外来的单体或高分子对现有的氢氧化铝粉末进行固化，固化过程中，氢氧化铝吸附不牢固，且得到的吸附剂比表面不高、孔容较低；吸附法制备的材料易于脱落，稳定性不佳。

美国专利US4221767公开了将LiCl·2Al(OH)₃·nH₂O负载于阴离子交换树脂中的方法。具体方法是先在树脂孔道内富集铝离子，再在孔道内沉淀氢氧化铝，然后用氢氧化锂与树脂内氢氧化铝反应，最后再转型为LiCl·2Al(OH)₃·nH₂O。该方法解决了活性无机颗粒的负载问题，保持了其提锂活性，但是阴离子交换树脂的孔容和比表面积比较低。

专利公开号为CN106745008A的专利公开了制备高性能卤水提锂吸附剂的方法及其制备的吸附剂，制备高性能卤水提锂吸附剂的方法利用原位聚合合成法，其将活性氢氧化铝粉体均匀分散于吸附树脂孔道内，再与锂盐溶液反应，提高反应效率，确保吸附剂的活性。该方法利用树脂纳米孔内高分子链的交联缠绕，有效抑制了活性纳米颗粒的流失，确保了吸附剂的使用寿命。但该方法的高性能卤水提锂吸附剂的制备方法复杂、比表面积低、活化效率难控制，不能形成全多孔结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种超高比表面锂吸附微球的及其制备方法和应用，得到的超高比表面锂吸附微球材料是粒径均匀的、具有全多孔结构的微球，具有比表面积高、性质稳定、无溶损的优点，可保持较高的吸附锂的能力，可循环利用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种超高比表面锂吸附微球的制备方法，包括以下步骤：

(1)将低交联聚苯乙烯微球，分散于反应溶剂中，形成聚苯乙烯微球分散液，保持反应体系温度为20～40℃，缓慢加入三氯化铁溶液，加入完毕后，升温至40℃～50℃反应5～10h，得到氯甲基化的低交联高分子微球；