锂吸附材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及吸附材料领域，具体涉及一种锂吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着锂电行业的迅速发展，各行各业对锂资源的需求正持续增长，锂生产的重要性也在日益增强。目前，锂资源主要分布于锂矿石与盐湖卤水之中，但锂矿资源在不断减少，且开发成本不断增加；相比之下，盐湖卤水中的锂水资源成本低、储量丰富。我国有丰富的液态锂资源，但从锂水资源中提取锂是一项具有挑战性的任务。

2、目前，盐湖提锂的方法主要有吸附法、沉淀法、萃取法、电渗析、煅烧法等，其中吸附法具有工艺简单、绿色节能、选择性好的优点，在时间和成本上均优于其他方法，具有广阔的应用前景。由于盐湖卤水常存在锂品味低的问题，因而用吸附法提锂的核心是制备出选择性高的吸附剂。高选择性的锂吸附剂主要包含离子筛类吸附剂和无定型氢氧化物吸附剂。但由于这些吸附剂合成后均为粉体状态，无法直接应用于固定床等常规设备进行吸附-脱附提锂。目前也有将锂吸附剂进行造粒以得到颗粒状的锂吸附材料，常见的造粒方法有：(1)采用无机粘结剂如氧化铝、硅胶等进行造粒，此方法制备的粒状吸附剂方法简单，但稳定性差，常需要与高分子聚合物造粒方法共同使用；(2)采用天然高分子材料如壳聚糖、海藻酸钠等进行造粒，然而这种方法制得的产品长期性能稳定性较差；(3)采用有机高分子材料如pu，pam，pvc作为粘结剂进行造粒，然而制备的粒状吸附剂亲水性较差，且容易造成粉体吸附剂的包埋，从而使得吸附容量大幅度下降。

3、现有方法大多将聚合物与锂离子吸附剂进行物理共混，然后用醛类如戊二醛进行交联后造粒。然而，此方法制备的造粒颗粒在长期使用中稳定性差，离子筛粉体易脱落，也无法避免分散性差的通病。另一方面，由于钛系和锰系锂离子筛特有的结构特点，在碱性条件下的吸附容量高于中性条件或酸性条件，并且在酸性条件下解吸附效率高于中性条件或碱性条件，因此在工业化工艺中需要造粒产品对酸性或者碱性溶液具有一定的耐受性。综上，开发锂吸附粉体材料的耐酸碱造粒技术对未来锂资源的开发具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述的问题，提供一种锂吸附材料及其制备方法和应用，该方法能够制备得到具有亲水性的、结构稳定的、耐酸碱且具有较高锂吸附容量的锂吸附颗粒，更适合实际应用。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种锂吸附材料，所述锂吸附材料包括骨架以及分散在骨架中的锂离子筛材料，所述锂离子筛材料通过偶联剂与骨架连接，所述骨架由交联或未交联的多羟基聚合物提供。

3、本发明第二方面提供一种制备锂吸附材料的方法，该方法包括：

4、在偶联剂存在下，将多羟基聚合物和锂离子筛材料进行偶联。

5、第三方面，本发明提供了如上所述的方法制备的锂吸附材料。

6、第四方面，本发明提供了如上所述的锂吸附材料在盐湖提锂中的应用。

7、本发明提供的方法和制备的锂吸附材料产品有利于实现锂离子筛(特别是锰系、钛系锂离子筛材料)在吸附工艺中，长期稳定地发挥吸附性能，如可以实现长期的碱性条件中吸附，酸性条件下解吸附。对于锰系和钛系锂离子筛材料粉体，可直接使用锂离子筛前驱体进行造粒，如此也能省去酸洗前驱体粉体步骤。最重要的是，所得产品对于锂的饱和吸附容量大，提取率高，选择性强。该方法制备方法简单，绿色环保无溶剂具有广阔的产业化前景。

8、特别是经过多酚改性后的锂离子筛材料，其表面含有大量羟基，与多羟基聚合物骨架具有更好的相容性，更易于在骨架中均匀分散，因此骨架中可以负载有大量的锂离子筛材料。此外，多酚改性后的锂离子筛材料表面的羟基可以进一步与偶联剂发生键合作用，多酚改性后的锂离子筛材料与骨架的键合作用能够进一步保证粉体不会在水流和压力的长期冲刷中聚集或流失，造粒产品强度高、韧性好，装入吸附塔中不易破碎、粉化。尤其是在硅烷偶联剂和多酚改性后的锂离子筛材料的共同作用下，得到的负载有多酚改性锂离子筛材料的锂吸附材料具有如下优点：(1)网络结构，孔隙率和比表面积大；(2)由于多羟基聚合物优异的亲水性，水溶液中对锂离子的吸附动力学快，易达到锂离子筛添加量的理论最大吸附容量；(3)酸碱条件下稳定。

技术特征：

1.一种锂吸附材料，其特征在于，所述锂吸附材料包括骨架以及分散在骨架中的锂离子筛材料，所述锂离子筛材料通过偶联剂与骨架连接，所述骨架由交联或未交联的多羟基聚合物提供。

2.根据权利要求1所述的锂吸附材料，其中，所述锂吸附材料的平均粒径为1-5mm，优选为2-4mm；

3.根据权利要求1所述的锂吸附材料，其中，所述锂离子筛材料选自钛系和/或锰系锂离子筛材料；

4.根据权利要求1所述的锂吸附材料，其中，所述锂离子筛材料为经过多酚改性后的锂离子筛材料；

5.一种制备锂吸附材料的方法，其特征在于，该方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述偶联剂选自硅烷偶联剂；

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述多羟基聚合物选自聚乙烯醇、壳聚糖、聚乙二醇和羧甲基纤维素中的至少一种，优选为聚乙烯醇。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，锂离子筛材料选自钛系和/或锰系锂离子筛材料；

9.根据权利要求5所述的方法，其中，在偶联之前，该方法还包括：将锂离子筛材料和多酚混合，以对锂离子筛材料进行改性；

10.根据权利要求9所述的方法，其中，锂离子筛材料和多酚的质量用量比为1：(0.08-0.3)；

11.根据权利要求5或7所述的方法，其中，多羟基聚合物、锂离子筛材料和偶联剂的质量比为1：(0.1-5)：(0.05-1.5)，优选为1：(3-5)：(0.1-1.5)。

12.根据权利要求5所述的方法，其中，偶联的条件包括：温度为50-90℃，时间为1-24h，ph为1-3；

13.根据权利要求12所述的方法，其中，该方法还包括：在交联剂作用下，将造粒后的产物进行交联；

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述交联剂选自醛类化合物中的至少一种，优选选自c1-c5的一元醛和c1-c5的二元醛中的至少一种；

15.权利要求5-14中任意一项所述的方法制备的锂吸附材料。

16.根据权利要求15所述的锂吸附材料，其中，所述锂吸附材料的平均粒径为1-5mm，优选为2-4mm。

17.权利要求15或16所述的锂吸附材料在盐湖提锂中的应用。

技术总结本发明涉及吸附材料领域，公开了一种锂吸附材料及其制备方法和应用。所述锂吸附材料包括骨架以及分散在骨架中的锂离子筛材料，所述锂离子筛材料通过偶联剂与骨架连接，所述骨架由交联或未交联的多羟基聚合物提供。该方法能够制备得到具有亲水性的、结构稳定的、耐酸碱且对锂的饱和吸附容量大，提取率高，选择性高锂吸附材料，更适合实际应用。技术研发人员：赵慕华,刘轶群,张新妙,杜文杰,韩春卉,赵冲受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18