專利名稱：一種鋰離子篩膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附劑及其制備方法，具體地說，涉及一種鋰離子篩膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋰及其鹽類以其獨特的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于玻璃、陶瓷、潤滑劑、制冷劑、冶金、制藥、化學(xué)試劑、鋰離子電池和能源等領(lǐng)域。然而，陸地上鋰資源含量約為1.7X107噸，遠(yuǎn)不能滿足市場對鋰的需求，而海水中鋰資源儲量巨大，是陸地上的15000多倍，約為2. 5 X IO11 噸。所以從海水中提取鋰具有廣闊的開發(fā)前景。吸附劑法因具有選擇性好、提取率高及易連續(xù)操作等特點，被認(rèn)為是從低鋰濃度海水及鹽湖鹵水中提取鋰的最有前途的方法。目前研究較多的是無機系吸附劑，其中尖晶石型鋰錳氧化物鋰離子篩是目前公認(rèn)的從鹽湖鹵水和海水中提取鋰的最理想的吸附劑，因為尖晶石型鋰錳氧化物中的鋰幾乎可全部被抽提出來，同時尖晶石網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠得以保持，故其對鋰有較強的吸附性。由于所合成出的鋰離子篩多呈粉末狀態(tài)，顆粒細(xì)小，而且顆粒的流動性和滲透性較差，不適合用柱式操作，多用于靜態(tài)吸附，吸附后要完成固液分離操作，過程較為繁瑣；并且在使用和轉(zhuǎn)移的過程中容易造成產(chǎn)物損失，因此工業(yè)化應(yīng)用有很大難度等。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供了一種制備方法簡單、可以連續(xù)操作的鋰離子篩膜及其制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下方法來實現(xiàn)將聚偏氟乙烯(PVDF)溶于N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中配制成鑄膜液，然后加入鋰錳氧化物前驅(qū)體(LiuMr^6O4),混合后加熱攪拌；通過超聲，使鋰錳氧化物充分分散于鑄膜液中，靜置熟化脫泡完全，在潔凈的玻璃板刮制成膜，將其浸入凝固浴(蒸餾水)中凝膠；最后將制成的膜進行酸洗，抽提出前驅(qū)體中的鋰離子后，即得到鋰離子篩膜。本發(fā)明所述的鋰離子篩膜的具體制備步驟如下
(1)將一定量的PVDF溶于DMAc中配制成質(zhì)量百分比為16-20%的鑄膜液，按鑄膜液質(zhì)量百分比1-5%加入鋰錳氧化物前驅(qū)體(LiL6Mr^6O4)，在30-60°C下加熱，超聲，使鋰錳氧化物充分分散于鑄膜液中，室溫下靜置一天使其熟化脫泡完全；
(2)將步驟(1)所得鑄膜液在潔凈的玻璃板刮制一層0.2 mm厚度的膜，將膜連同玻璃板浸入凝固浴(蒸餾水)中，膜固化并自動剝離玻璃板；
(3)將步驟(2)所制備的膜置于0.5mol/L的HCl進行酸洗，抽提出前驅(qū)體中的鋰離子后，即得到鋰離子篩膜。吸附量測定將表面積為Icm2的鋰離子篩膜直接浸入到含鋰溶液中，一段時間后取上層清液，用原子吸收分光光度計測定吸附前后溶液中鋰的濃度變化。吸附量Q用以下公式計算
式中Q為吸附量(mg/ g)，C0為吸附前溶液中鋰的濃度(mg/ L)，C為吸附后溶液中鋰的濃度(mg/ L)，Z為吸附溶液的體積(L)，S為鋰離子篩膜的表面積(cm2)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點制備過程簡單；使用方便，在吸附應(yīng)用時可以將鋰離子篩膜直接纏繞或彎曲等，不再局限于柱式操作，并且可以直接浸入到含鋰溶液中進行吸附；避免了粉末狀鋰離子篩由于顆粒細(xì)小滲透性較差，不適合用柱式操作，多用于靜態(tài)吸附，吸附后要完成固液分離操作，過程較為繁瑣，并且在使用和轉(zhuǎn)移的過程中容易造成產(chǎn)物損失等不足。因此，本發(fā)明在海水提鋰中具有良好的應(yīng)用前景。


圖1為Lk6Mrk6O4含量為^)，PVDF的含量為16%的條件下制備的鋰離子篩膜的掃描電鏡照片。圖2為LiuMr^6O4含量為^)，PVDF的含量為16%的條件下制備的鋰離子篩膜對鋰離子的吸附容量隨時間的變化關(guān)系圖。
具體實施例方式以下的實施例是本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。實施例1
將一定量的PVDF溶于DMAc中配成質(zhì)量百分比為16%的鑄膜液，然后按鑄膜液質(zhì)量百分比洲加入Ι^.6Μηι.604，混合后于60°C加熱攪拌。然后超聲一段時間，使前驅(qū)體ΙΑ.6Μηι.604 充分分散于鑄膜液中，室溫下靜置一天使其熟化脫泡完全，在潔凈的玻璃板刮制一層0.2 mm厚度的液膜，將液膜連同玻璃板浸入凝固浴(蒸餾水)中，膜固化并自動剝離玻璃板。將所制備的膜置于0. 5mol/L的HCl進行酸洗12小時，前驅(qū)體ΙΑ.6Μηι.604中的鋰離子被提取后，即得到鋰離子篩膜。如圖1所示，掃描電鏡照片表明鋰離子篩成功引入到膜中。實施例2:
將實施例1制備的鋰離子篩膜置于鋰離子濃度為0. 753mg/L的LiCl/LiOH溶液中，每隔半小時取上次清液，用原子吸收分光光度計測定溶液前后Li+濃度，根據(jù)公式計算吸附量。該鋰離子篩膜對鋰有較高的吸附量，并且吸附速率較快，在他左右就達(dá)到了吸附平衡， 對鋰離子的吸附量高達(dá)27. 45X IO2 mg/cm2,如圖2所示。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子篩膜，其特征在于它通過以下步驟制備而成將聚偏氟乙烯溶于N，N-二甲基乙酰胺中配制成鑄膜液，然后加入鋰錳氧化物前驅(qū)體，混合后加熱攪拌；通過超聲使鋰錳氧化物充分分散于鑄膜液中，靜置熟化脫泡完全，在潔凈的玻璃板刮制成膜，將其浸入凝固浴中凝膠；最后將制成的膜進行酸洗，抽提出前驅(qū)體中的鋰離子后，即得到鋰離子篩膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子篩膜，其特征在于所述的鋰錳氧化物前驅(qū)體為LiuMnuCV
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子篩膜，其特征在于所述鑄膜液的質(zhì)量百分比濃度為16-20%ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子篩膜，其特征在于所加入鋰錳氧化物前驅(qū)體按鑄膜液質(zhì)量比為1_5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子篩膜，其特征在于所述的酸為0.5mol/L的HCl。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子篩膜及其制備方法，其特征在于它通過以下步驟制備而成將聚偏氟乙烯溶于N,N-二甲基乙酰胺中配制成鑄膜液，然后加入鋰錳氧化物前驅(qū)體，混合后加熱攪拌；通過超聲使鋰錳氧化物充分分散于鑄膜液中，靜置熟化脫泡完全，在潔凈的玻璃板刮制成膜，將其浸入凝固浴中凝膠；最后將制成的膜進行酸洗，抽提出前驅(qū)體中的鋰離子后，即得到鋰離子篩膜。本發(fā)明具有制備過程簡單，使用方便的優(yōu)點，在海水提鋰中具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號B01J20/30GK102211012SQ20101027881
公開日2011年10月12日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者朱桂茹, 王鐸, 綦鵬飛, 高從堦 申請人:中國海洋大學(xué)