一种锰酸锂离子筛分离膜的制备应用

摘要

本发明的锰酸锂离子筛分离膜的制备方法，其步骤包括：制备锰酸锂离子筛材料；将锰酸锂离子筛材料与粘结剂浆料混合，通过制膜得到锰酸锂离子筛分离膜；把锰酸锂离子筛分离膜装入离子膜交换装置中；一边流过含锂的碱性溶液，另一边流过酸性溶液，碱液中的锂离子选择性通过分离膜进入酸性溶液；在碱性溶液和酸性溶液二侧分别加上正、负电极，加上0.1‑5V的支流电。本发明的锰酸锂离子筛分离膜的制备方法对锂离子的分离效率高，同时该方法易于实施，设备运行条件温和、稳定，操作方便、安全，能耗低，具有非常广泛的工业化应用前景。

权利要求

1.锰酸锂离子筛分离膜的应用，其特征在于，

制备锰酸锂离子筛材料，包括：将含锰化合物和含锂化合物混合均匀，在空气中的密闭容器下加热到100～200℃，保温24～48小时，再在400～600℃下保温5 8小时得到锰酸锂粉~末；

将锰酸锂离子筛材料与粘结剂浆料混合，通过制膜得到锰酸锂离子筛分离膜，粘结剂可是有机材料或无机材料，锰酸锂的组成为40 - 80 wt%；

把锰酸锂离子筛分离膜装入离子膜交换装置中；一边流过含锂的碱性溶液，另一边流过酸性溶液，碱液中的锂离子选择性通过分离膜进入酸性溶液；

在碱性溶液和酸性溶液二侧分别加上正、负电极，加上0.1-5V的支流电；所述碱性溶液的pH调整在8～14，并且保持分离过程中pH恒定，以及酸性溶液的浓度0.01～1mol/l，并保持分离过程中酸液浓度保持不变。

说明书

一种锰酸锂离子筛分离膜的制备应用

技术领域

[0001] 本发明涉及新能源电池技术领域，特别涉及一种锰酸锂离子筛分离膜的制备方法。

背景技术

[0002] 新能源汽车和可再生能源储能的发展对锂离子电池的需求越来越显著，引发了国际市场对锂产品的需求量的持续增长。各国政府、各大汽车厂、能源相关产业公司对锂资源的关注程度也越来越高。世界上60％以上的锂资源存在于南美和我国的盐湖之中，南美的优质盐湖锂资源也已得到开发，成为世界锂资源的主要来源。我国虽然拥有丰富的盐湖锂资源，但是因为盐湖卤水中Mg含量高，缺乏开采技术。所以长期以来，我国的锂资源主要从陆地锂矿进行提炼生产,生产成本高，产业污染大。同时由于陆地锂矿资源量少，利用盐湖资源已成为发展我国锂产业的唯一途径，迫切需要开发适合我国盐湖卤水体力的技术和方法。

[0003] 盐湖卤水提锂的关键问题是如何从复杂组成的卤水中分离锂离子。同南美的盐湖不同，我国的盐湖卤水中含有大量的Mg2+，由于Li+和Mg2+的离子半径相似，所以他们的化学性质也非常相近，使得从高浓度的含Mg2+卤水中分离提取锂变得十分困难。同时，由于Mg2+的含量是Li+的数十倍以上，目前Mg2+的用途有限，缺乏大量开采的市场和条件。所以，从高浓度的含Mg2+卤水中选择性分离锂是经济、高效方法和途径。

[0004] 在青海柴达木盆地的盐湖都是高Mg/Li盐湖，目前在世界范围内缺乏提取技术，还没有产业化先例。我国的盐湖提锂产业化也走了很多弯路。目前，我国正在进行盐湖提锂产业化生产的技术有：有机锂离子交换膜法、煅烧法。有机锂离子交换膜法被证实有一定的实用价值，已经建设了年产万吨碳酸锂生产线。但是这个方法的提取效率低，还有待进一步改善。煅烧法虽然可以进行Mg和Li的综合利用，单被证实缺乏经济性，对设备腐蚀严重，对环境污染大。铝酸盐吸附法正在进行中式生产，其技术的可行性还有待验证。

[0005] 有机锂离子交换膜法是目前我国对高Mg/Li比盐湖卤水中提取锂资源的唯一产业化技术，验证了方法的可行性。离子交换膜法有工艺简单、对环境友好等优点。锂离子交换膜法的关键技术取决于膜对锂离子交换选择性吸附能力以及膜本身的物理化学性能。我国的锂离子交换膜存在着交换效率低、使用周期短的缺点。

[0006] 目前没有发现同本发明类似技术的说明和报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

[0007] 针对现有技术存在的不足，本发明解决的技术问题是提供一种一种锰酸锂离子筛分离膜的制备方法，它能够实现对锂离子的分离效率提高，具有非常广泛的工业化应用前景。

[0008] 为达到上述发明目的，本发明是通过以下的技术方案实现的，一种锰酸锂离子筛分离膜的制备方法，该方法步骤包括：

[0009] 1)制备锰酸锂离子筛材料；

[0010] 2)将锰酸锂离子筛材料与粘结剂浆料混合，通过制膜得到锰酸锂离子筛分离膜；

[0011] 3)把锰酸锂离子筛分离膜装入离子膜交换装置中；一边流过含锂的碱性溶液，另一边流过酸性溶液，碱液中的锂离子选择性通过分离膜进入酸性溶液；

[0012] 4)在碱性溶液和酸性溶液二侧分别加上正、负电极，加上0.1-5V的支流电。

[0013] 进一步，所述步骤1中，将含锰化合物和含锂化合物混合均匀，在空气中的密闭容器下加热到100～200℃，保温24～48小时，再在400～600℃下保温5～8小时得到锰酸锂粉末。所述步骤2中，粘结剂可是有机材料或无机材料，锰酸锂的组成为40-80wt％。

附图说明

[0014] 通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0015] 图1是锰酸锂离子筛分离膜的制备方法的流程图。

具体实施方式

[0016] 参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

[0017] 图1是锰酸锂离子筛分离膜的制备方法的流程图，本发明实施例的一种锰酸锂离子筛分离膜的制备方法，包括以下步骤：

[0018] 1)制备锰酸锂离子筛材料；

[0019] 将含锰化合物和含锂化合物混合均匀，在空气中的密闭容器下加热到100～200℃，保温24～48小时，再在400～600℃下保温5～8小时得到锰酸锂粉末；

[0020] 2)将锰酸锂离子筛材料与粘结剂浆料混合，通过制膜得到锰酸锂离子筛分离膜；

[0021] 粘结剂可是有机材料或无机材料，锰酸锂的组成为40-80wt％；

[0022] 制膜时，将溶解了高分子粘结剂的有机溶剂浆料里添加锰酸锂，充分搅拌后，用平展延伸法，或喷涂法进行制膜。按重量份数取100～150份的锰酸锂粉末与8～20份的粘结剂混合。

[0023] 3)把锰酸锂离子筛分离膜装入离子膜交换装置中；一边流过含锂的碱性溶液，另一边流过酸性溶液，碱液中的锂离子选择性通过分离膜进入酸性溶液；

[0024] 所述碱性溶液的pH调整在8～14，并且保持分离过程中pH恒定，以及酸性溶液的浓度0.01～1mol/l，并保持分离过程中酸液浓度保持不变。

[0025] 4)在碱性溶液和酸性溶液二侧分别加上正、负电极，加上0.1-5V的支流电。

[0026] 实施例1制备氧化锰离子筛：将按重量份数计的100份含锰化合物和150份含锂化合物混合均匀，然后在空气中的密闭容器下加热到200℃，保持温度24小时，再在500℃下保持温度6小时，得到锰酸锂锂离子筛材料粉末。

[0027] 实施例2按重量份数取140份的所得粉末状锰酸锂与15份粘结剂混合，最后通过延伸法制备得到锰酸锂离子筛分离膜。

[0028] 实施例3如附图1所示，把制备的锰酸锂离子筛分离膜装入分离装置中，通过蠕动泵循环碱性溶液和酸性溶液。其中碱性溶液是锂离子浓度213ppm、镁离子浓度19824ppm的卤水，循环过程中pH保持在8.5；另一侧的酸性溶液使用0.1mol/l的盐酸溶液。直流电电压为2.5V。

[0029] 用原子吸收分光光度计测试吸附循环溶液中锂离子的浓度变化，在循环了8小时后，卤水侧的锂离子浓度从213ppm减低为98ppm，酸性侧中的锂离子浓度从0升高到112ppm。碱性侧的镁离子浓度变化不大，酸性侧的镁离子浓度提高到61ppm。显然，锂离子通过离子交换膜被有效分离了。

[0030] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。