本發(fā)明涉及鹽湖提鋰，具體而言，涉及一種鋁鹽鋰吸附劑及其制備方法和應用。

背景技術：

1、隨著電子產(chǎn)品的廣泛應用以及新能源汽車的快速發(fā)展，對鋰資源的需求顯著增加。據(jù)預測，到2030年全球將出現(xiàn)非常大的鋰需求缺口，供應量嚴重不足。全球鋰資源可以分為鹽湖和礦石資源兩大類，其中鹽湖中的鋰礦儲量占70％以上。從鹽湖鹵水中提取鋰已成為鋰資源生產(chǎn)的重要方向。迄今，多種方法已實現(xiàn)了鹽湖鹵水提鋰，例如沉淀法、萃取法、膜分離法、煅燒浸出法和吸附法等，其中吸附法因其成本效益和環(huán)境友好的優(yōu)勢，被認為是鹽湖鹵水中提取鋰的極具前途的技術之一。高性能的吸附劑是吸附法高效提鋰的關鍵因素。

2、目前，制得的吸附劑分為錳系吸附劑、鈦系吸附劑和鋁系吸附劑等，且制備的吸附劑均為粉末狀，大多數(shù)的粉末狀吸附劑會在循環(huán)使用過程中發(fā)生粉末損失，導致工業(yè)應用受到限制。錳系吸附劑和鈦系吸附劑由于脫嵌鋰需要用到酸，會進一步增加吸附劑的損耗，而鋁系吸附劑無需酸即可脫嵌鋰，無洗脫損傷等優(yōu)點，為鹽湖提鋰中較為合適的吸附劑。

3、將粉末狀吸附劑通過造粒法、制膜法、發(fā)泡法、膜電極法等成型方式改進吸附劑形態(tài)，均可以有效避免粉末損失，提高吸附劑的循環(huán)利用率。其中，造粒是最簡單、最常用的成型方法。造粒通常是將吸附劑粉末前驅體與粘接劑直接混合成型，或是將前驅體在聚合物溶液中通過交聯(lián)反應多步反復成型得到顆粒狀的吸附劑。但造粒后吸附劑應用于實際鹽湖鹵水中的性能會降低，因為粘接劑或聚合物本身對吸附劑粉末僅是物理纏繞或弱的分子間作用力、氫鍵相互作用等，會導致循環(huán)使用過程中出現(xiàn)顆粒的破損及溶脹導致吸附有效成分脫落的情況。此外，造粒成型要經(jīng)過復雜的工藝，以制備高性能的吸附劑顆粒。

4、因此，目前亟需改進鋁鹽吸附劑的制備工藝，以提高鋁系吸附劑的循環(huán)穩(wěn)定性，同時降低粉末吸附劑的溶損率。

5、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鋁鹽鋰吸附劑及其制備方法和應用，旨在提高鋁系吸附劑的循環(huán)穩(wěn)定性，同時降低粉末吸附劑的溶損率。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種鋁鹽鋰吸附劑，包括鋁鹽吸附劑粉末，在鋁鹽吸附劑粉末上接枝有功能硅烷偶聯(lián)劑；

4、其中，鋁鹽鋰吸附劑的制備過程包括：利用含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑對鋁鹽鋰吸附劑材料進行改性得到乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑，將乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑、帶親水基團的硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑和巰基化合物混合反應；

5、巰基化合物中含有羧基基團；親水基團選自氨基、羥基和環(huán)氧基中的至少一種。

6、在可選的實施方式中，在鋁鹽鋰吸附劑中，羧基基團的質量占比為10％-40％。

7、在可選的實施方式中，鋁鹽鋰吸附劑材料選自licl·al(oh)3·nh2o和li2so4·al(oh)3·nh2o中的至少一種；

8、優(yōu)選地，含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑選自三乙氧基乙烯基硅烷、三乙酰氧基乙烯基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和烯丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

9、在可選的實施方式中，巰基化合物選自3-巰基丙酸、巰基琥珀酸、2-巰基丙酸、6-巰基己酸、12-巰基十二烷酸、11-巰基十一烷酸和12-巰基十二烷基膦酸中的至少一種；

10、優(yōu)選地，帶親水基團的硅烷偶聯(lián)劑選自3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基甲基二甲基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、丙酸三甲氧基硅烷、(3-縮水甘油丙氧基)三甲氧基硅烷和3-巰丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一種；

11、優(yōu)選地，交聯(lián)劑選自1,2-雙三甲氧基硅基乙烷和1,2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷中的至少一種。

12、第二方面，本發(fā)明提供一種前述實施方式中任一項鋁鹽鋰吸附劑的制備方法，包括：利用含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑對鋁鹽鋰吸附劑材料進行改性得到乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑，將乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑、帶親水基團的硅烷偶聯(lián)、交聯(lián)劑和巰基化合物混合反應。

13、在可選的實施方式中，乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑的制備過程包括：將鋁鹽鋰吸附劑材料、含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑和第一溶劑混合反應，控制反應溫度為60℃-90℃，反應時間為8h-24h；

14、優(yōu)選地，先將含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑和第一溶劑混合得到乙烯基硅烷偶聯(lián)劑溶液，將鋁鹽鋰吸附劑材料和乙烯基硅烷偶聯(lián)劑溶液混合反應，控制乙烯基硅烷偶聯(lián)劑溶液的質量分數(shù)為1％-12％；

15、優(yōu)選地，鋁鹽鋰吸附劑材料和含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑的質量比為1：(0.1-0.4)；

16、優(yōu)選地，鋁鹽鋰吸附劑材料的粒徑為200目-1200目；

17、優(yōu)選地，第一溶劑為水和第一有機溶劑的混合物，在第一溶劑中水的質量分數(shù)為5％-20％；更優(yōu)選地，第一有機溶劑選自無水乙醇、甲醇、異丙醇、丙醇、丙三醇、n-甲基吡咯烷酮和二甲基亞砜中的至少一種。

18、在可選的實施方式中，乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑的制備過程還包括：在鋁鹽鋰吸附劑材料和含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑反應完成之后，進行固液分離得到固體物料，將固體物料進行洗滌、干燥。

19、在可選的實施方式中，將乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑、第二溶劑、巰基化合物、交聯(lián)劑和帶親水基團的硅烷偶聯(lián)和引發(fā)劑混合反應，控制反應溫度為60℃-90℃，反應時間為12h-24h；

20、優(yōu)選地，乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑與巰基化合物的質量比為1：(0.05-0.2)；

21、優(yōu)選地，引發(fā)劑選自偶氮二異丁腈和過氧化苯甲酰中的至少一種，且引發(fā)劑和巰基化合物的質量比為(0.5-2.0):100；

22、優(yōu)選地，乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑和交聯(lián)劑的質量比為1：(0.1-0.4)；

23、優(yōu)選地，乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑和帶親水基團的硅烷偶聯(lián)劑的質量比為1：(0.1-0.4)。

24、在可選的實施方式中，將乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑和第二溶劑混合，再與巰基化合物、交聯(lián)劑、帶親水基團的硅烷偶聯(lián)劑和引發(fā)劑混合，加熱反應；

25、優(yōu)選地，第二溶劑為水和第二有機溶劑的混合物，在第二溶劑中水的質量分數(shù)為5％-20％；更優(yōu)選地，第二有機溶劑選自無水乙醇、甲醇、異丙醇、丙醇、丙三醇、n-甲基吡咯烷酮和二甲基亞砜中的至少一種；

26、優(yōu)選地，在乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑、巰基化合物和帶親水基團的硅烷偶聯(lián)劑反應完成之后，攪拌時間2h-6h再擠出成型，之后進行活化；

27、更優(yōu)選地，活化包括：將成型后的物料進行烘干；

28、或，活化包括：將成型后的物料利用溶劑進行浸泡，之后烘干。

29、第三方面，本發(fā)明提供一種鹽湖鹵水提鋰的方法，利用前述實施方式中任一項鋁鹽鋰吸附劑或前述實施方式中任一項制備方法制備得到的鋁鹽鋰吸附劑對含鋰鹵水進行吸附；

30、優(yōu)選地，在吸附完成后，用水脫附鋰得到脫鋰鋁鹽鋰吸附劑顆粒。

31、本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提供的鋁鹽鋰吸附劑在鋁鹽吸附劑粉末上接枝有功能硅烷偶聯(lián)劑，制備過程中先利用含乙烯基的硅烷偶聯(lián)劑對鋁鹽鋰吸附劑材料進行改性得到乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑，將乙烯基改性鋁鹽鋰吸附劑、帶親水基團的硅烷偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑和巰基化合物混合反應，巰基化合物中含有羧基，帶有的羧基負電荷官能團與鹵水中的陰離子產(chǎn)生排斥作用，防止溶液中的高價陰離子對鋁鹽鋰吸附劑的堵塞，避免了其“中毒”，還能夠增加其親水性能；含親水基團的硅烷偶聯(lián)劑進一步增加其親水性能，可避免吸附性能的損失。本發(fā)明實施例所提供的鋁鹽鋰吸附劑具有較好穩(wěn)定性能，穩(wěn)定性能包括造粒成型吸附劑顆粒的強度高，降低粉末吸附劑的溶損率，同時得到多孔高親水性的內(nèi)部結構并保證其循環(huán)穩(wěn)定性。

32、在制備過程中，通過交聯(lián)劑的共價鍵結合形式使得成型顆粒之間強度得到提高，避免了其溶損情況發(fā)生，且使其具有三維空間結構的連接，相比于傳統(tǒng)的添加粘結劑式的“貼膜”過程，本發(fā)明實施例提供的鋁鹽鋰吸附劑不會造成吸附位點的失活，進而達到提高循環(huán)穩(wěn)定性的目的。