一种高岭石基锂离子吸附剂的制备方法

本发明属于含锂能源矿产的中锂离子富集和提取，尤其涉及一种高岭石基锂离子吸附剂的制备方法。

背景技术：

1、卤水提锂是我国锂资源的重要来源，采用吸附法从卤水中分离和提取锂离子具有操作简单、可循环利用和能耗较低等优点。

2、目前，卤水提锂的吸附剂主要有锰系离子筛、钛系离子筛和铝系吸附剂，其中，铝系吸附剂是目前采用吸附法从卤水中提锂唯一得到产业化应用的材料，其特点是选择性好和再生条件温和，其核心是以licl·2al(oh)3·nh2o或者其衍生的锂铝复合氢氧化物。

3、铝系吸附剂多采用化学沉淀的方式合成，反应过程中alcl3、naoh和licl等试剂消耗量较大，经济性相对较差。此外，采用单一的锂铝复合氢氧化物作为锂离子的吸附剂，其吸附量也较低。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，用以解决现有技术中铝系吸附剂的试剂消耗量较大、单一的锂铝复合氢氧化物吸附量低中的至少一个问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的。

3、本发明提供了一种高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，对粉碎后的天然高岭石依次进行活化、碱溶、酸转化和表面接枝，得到高岭石基锂离子吸附剂。

4、进一步地，制备方法包括如下步骤：

5、步骤1：对天然高岭石经粉碎，得到高岭石粉末，对高岭石粉末煅烧、冷却，得到活化后的高岭石粉末；

6、步骤2：将活化后的高岭石粉末与naoh溶液混合均匀，搅拌进行碱溶反应，冷却过滤后得到滤液；

7、步骤3：向滤液中滴加hcl溶液，调节ph至1～2后，搅拌进行酸转化反应；

8、然后，向体系中加入licl充分溶解后，用naoh溶液调节ph至4～5，继续搅拌反应，反应产物经过滤、烘干，得到固相；

9、步骤4：将固相与硅烷偶联剂和有机溶剂混合，于115～125℃反应20～28h，反应产物过滤、烘干，得到第一粉末产物；

10、步骤5：将第一粉末产物与氯乙酸溶液混合后，加入naoh溶液调节ph至8～8.5反应，反应产物过滤、烘干，得到第二粉末产物；

11、步骤6：将2-羟乙基磺酸和naoh溶于有机溶剂中，与第二粉末产物混合均匀后回流反应，反应产物过滤并洗涤至中性后烘干，得到高岭石基锂离子吸附剂。

12、进一步地，步骤1中，煅烧温度为550～650℃，煅烧时间为1～3h。

13、进一步地，步骤2中，碱溶反应温度为110～125℃，碱溶反应时间为6～12h。

14、进一步地，步骤1中，高岭石粉末的粒径为160～200目。

15、进一步地，步骤2中，活化后的高岭石粉末与naoh溶液的质量体积比为45～55：220～260g/ml，naoh的浓度为80～160g/l。

16、进一步地，活化后的高岭石粉末与licl的质量比为8～12：1。

17、进一步地，活化后的高岭石粉末和硅烷偶联剂的质量体积比为45～55：5～10g/ml，活化后的高岭石粉末和甲苯的质量体积比为45～55：220～260g/ml。

18、进一步地，活化后的高岭石粉末和氯乙酸溶液的质量体积比为45～55：220～260g/ml，氯乙酸溶液的浓度为0.5～1g/l。

19、进一步地，步骤6中，2-羟乙基磺酸与naoh的质量比为1～3：0.5～1，2-羟乙基磺酸与乙醇的质量体积比为1～3：220～260g/ml。

20、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一。

21、a)本发明提供的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，以廉价易得的天然高岭石为原料，通过活化、碱溶、酸转化和表面接枝的方式，在不外加铝源和硅源的条件下，充分利用高岭石本身的铝和硅，将高岭石粉末中的铝源转化成licl·2al(oh)3·nh2o，将高岭石粉末中的硅转化成活性sio2并采用化学接枝的方式引如磺酸基，制备得到有机-无机复合锂离子吸附剂负载于材料，相比于常规的采用alcl3、naoh和licl化学试剂合成的无机锂铝复合氢氧化物，alcl3、naoh和licl的用量明显减少，而且引入新的锂离子吸附位点，不仅有利于卤水中锂资源的提取，也有利于高岭石资源的有效利用。

22、b)本发明提供的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，对高岭石粉碎和煅烧，能够对难溶于酸碱的高岭石进行活化，便于后续中活化后的高岭石粉末和naoh溶液反应；将naoh与活化后的高岭石粉末反应，使得活化后的高岭石粉末中的铝源转化成铝酸钠(naalo2)，活化后的高岭石粉末中的硅源转化为硅酸钠(na2sio4)；加入hcl调节ph至1～2目的是将na2sio4转化为活性sio2，同时将naalo2转化为alcl3，然加入licl并调节ph至中性，其目的是将alcl3转化成licl·2al(oh)3·nh2o；将活性sio2表面羟基与硅烷偶联剂反应，引入氨基(-nh2)；氨基脱氢与氯乙酸脱氯，接入羧基(-cooh)，即-nh-cooh；羧基与2-羟基乙基磺酸的羟基发生脱水反应，从而在sio2表面接入磺酸基，即-nh-coo-(ch2)2-so3h。

23、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，对粉碎后的天然高岭石依次进行活化、碱溶、酸转化和表面接枝，得到高岭石基锂离子吸附剂。

2.根据权利要求1所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，煅烧温度为550～650℃，煅烧时间为1～3h。

4.根据权利要求2所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，碱溶反应温度为110～125℃，碱溶反应时间为6～12h。

5.根据权利要求2所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，高岭石粉末的粒径为160～200目。

6.根据权利要求2所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，所述活化后的高岭石粉末与naoh溶液的质量体积比为45～55：220～260g/ml，naoh的浓度为80～160g/l。

7.根据权利要求2所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述活化后的高岭石粉末与licl的质量比为8～12：1。

8.根据权利要求2所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述活化后的高岭石粉末和硅烷偶联剂的质量体积比为45～55：5～10g/ml，所述活化后的高岭石粉末和甲苯的质量体积比为45～55：220～260g/ml。

9.根据权利要求2所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述活化后的高岭石粉末和氯乙酸溶液的质量体积比为45～55：220～260g/ml，氯乙酸溶液的浓度为0.5～1g/l。

10.根据权利要求2所述的高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤6中，2-羟乙基磺酸与naoh的质量比为1～3：0.5～1，2-羟乙基磺酸与乙醇的质量体积比为1～3：220～260g/ml。

技术总结本发明公开了一种高岭石基锂离子吸附剂的制备方法，属于含锂能源矿产的中锂离子富集和提取技术领域，用以解决现有技术中铝系吸附剂的试剂消耗量较大、单一的锂铝复合氢氧化物吸附量低中的至少一个问题。本发明的制备方法包括对粉碎后的天然高岭石依次进行活化、碱溶、酸转化和表面接枝，得到高岭石基锂离子吸附剂。本发明可用于高岭石基锂离子吸附剂的制备。技术研发人员：丁涛,乜贞,卜令忠,伍倩,王云生,余疆江受保护的技术使用者：中国地质科学院矿产资源研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/18