[发明专利]一种制备氢氧化锂的双极膜电渗析装置

说明书

本发明公开了一种制备氢氧化锂的双极膜电渗析装置，包括电源和电渗析膜组；所述电渗析膜组包括依次排列的阴极板，第一双极膜，阳离子交换膜，阴离子交换膜，第二双极膜和阳极板；所述阴极板和第一双极膜之间构成阴极室，所述第一双极膜和盐离子交换膜之间构成碱室，所述盐离子交换膜和阴离子交换膜之间构成盐室，所述阴离子交换膜与第二双极膜之间构成酸室，所述第二双极膜与阳极板构成阳极室；所述电源与所述阴极板和所述阳极板电连接。本发明的装置及方法可以高效获取氢氧化锂，且不额外产生废水，具有较高的商业价值。

技术领域

本发明涉及氢氧化锂制备领域，具体为一种双极膜电渗析从磷酸锂制备氢氧化锂的方法。

背景技术

锂作为最轻的碱金属元素，被广泛应用于电池、陶瓷玻璃、润滑剂，聚合物等产品中。特别是锂离子电池的发展，使锂的消费量逐年上升。预计到2025年锂电池市场将达到500亿美元，全球锂消费量将达到接近50万吨。原材料的大量应用导致全球锂资源面临短缺的风险，如何最大化生产和回收锂资源已成为迫切需要解决的问题。在锂的生产和回收过程中往往会产生低浓度的锂溶液，这些来源包括盐湖水提锂，锂矿石开采，废锂离子电池回收等工艺。正确的回收利用这些低浓度锂溶液将极大地缓解锂资源短缺面临的风险，提高生产的效率，降低环境污染，达到经济和环保的最大化。

对于低浓度锂溶液的传统处理方法是蒸发浓缩，但蒸发浓缩的效率较低，并且会消耗大量的能量。新型的处理方法是通过铝盐、磷酸盐等沉淀和浓缩锂，由于磷酸锂几乎不溶于水，所以通常用磷酸/磷酸盐来处理低浓度锂溶液以达到更高的回收率。

处理后得到的磷酸锂的应用市场较小，一般将其进一步转化为应用更广的碳酸锂和氢氧化锂。关于磷酸锂的进一步处理方法较少，路线一般为传统处理工艺路线，磷酸锂加氯化钙进行焙烧,然后浸出得到氢氧化锂，该方法不仅消耗大量的化学试剂和能量，而且锂的回收效率也低。路线二是萃取/沉淀法，song等人使用D2EHPA萃取剂选择性萃取锂而磷不被选择，达到了一定的处理效果，但萃取后续处理仍然要消耗大量的酸碱盐从有机相中提取锂，使得成本大幅增加，并且产生大量废盐。James等人使用氢氧化钙将磷酸锂进一步转化为氢氧化锂，该方法氢氧化锂的回收率不高，在消耗试剂的同时，也产生大量的废盐。

处理磷酸锂的关键是有效的分离磷和锂，由于磷酸锂的水不溶性，采用磷酸作为溶剂溶解磷酸锂，探究磷酸锂在磷酸中溶解度，电流密度、以及磷酸锂浓度对bmed（双极膜电渗析）的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绿色经济的从磷酸锂制备氢氧化锂的方法，利用双极膜并通过绿色环保的生产工艺制备氢氧化锂，推动生产技术的进步，降低生产成本、减少环境污染方面有着极其重要的意义，经检索，目前还尚未有与本申请技术方案类似的的文献报道，因此，本申请涉及的方法具有重要的意义。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种制备氢氧化锂的双极膜电渗析装置，包括电源和电渗析膜组；所述电渗析膜组包括依次排列的阴极板，第一双极膜，阳离子交换膜，阴离子交换膜，第二双极膜和阳极板；所述阴极板和第一双极膜之间构成阴极室，所述第一双极膜和盐离子交换膜之间构成碱室，所述盐离子交换膜和阴离子交换膜之间构成盐室，所述阴离子交换膜与第二双极膜之间构成酸室，所述第二双极膜与阳极板构成阳极室；所述电源与所述阴极板和所述阳极板电连接。

优选的，所述阳离子交换膜，所述阴离子交换膜和所述第二双极膜构成重复单元形成阴极板-第一双极膜-（阳离子交换膜-阴离子交换膜-第二双极膜）N-阳极板结构的复合电渗析结构，所述N选自2-10中的整数。

优选的，在所述盐室中加入一定浓度的磷酸溶液，加入一定量的磷酸锂；在所述酸室中加入酸室溶液，在所述碱室中加入碱室溶液。具体的

此外，本发明还公开了一种采用上述装置制备氢氧化锂的方法，在所述阴极室和所述阳极室中加入电解质溶液；在所述盐室中加入一定浓度的磷酸溶液，加入一定量的磷酸锂；在所述酸室中加入酸室溶液，在所述碱室中加入碱室溶液；