锂离子吸附柱的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于锂离子分离设备技术领域，具体地讲，涉及一种锂离子吸附柱。
【背景技术】
[0002]金属锂具有很强的化学活性，其单质或化合物因独特的优点被广泛应用于冶金、陶瓷、电池材料、核工业、航空航天等领域。在国民经济和国防建设中，锂是具有重要意义的战略资源。
[0003]锂在自然界中的赋存形式有固体和液体两种。固体锂矿藏主要为锂辉石、锂云母等伟晶岩矿；液体锂矿主要以锂离子形式存在于盐湖卤水、海水、地热水及油田水中。从全球的开发和生产状况看，80%的锂产品来源于液体锂资源，卤水提锂成为锂工业的发展主流。我国提锂的热点集中在西部的盐湖，提锂方法主要有沉淀法、煅烧法、碳化法、溶剂萃取法及吸附法等，其中离子吸附法是从低锂浓度卤水提锂的最有效方法。
[0004]目前合成的单一锂离子特效吸附剂呈粉末状态，而其与有机聚合物制成的复合吸附剂呈小颗粒状态；在装填成固定床层进行吸附-脱附过程中，前者粒径细小，流动性和渗透性差，后者又在卤水和洗脱液的循环作用下容易发生粉化，固定床层阻力增大，给提锂工业化带来困难。
【实用新型内容】
[0005]为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种锂离子吸附柱，该锂离子吸附柱在从含锂卤水中吸附锂离子时，具有吸附量高、吸附速率快等特点。
[0006]为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用了如下的技术方案:
[0007]一种锂离子吸附柱，包括由热塑性聚合物纤维缠结形成的柱体，所述柱体中粘结有锂离子吸附剂；其中，所述锂离子吸附剂由锂离子吸附前驱体洗脱锂离子后得到。
[0008]进一步地，所述柱体上还加装有网格架，以增加所述柱体的结构强度和耐压性能。
[0009]进一步地，所述锂离子吸附前驱体与所述热塑性聚合物的质量比为0.2?1:1。
[0010]进一步地，所述锂离子吸附剂前驱体选自LiMn204、Li4Mn5O12、Lih6Mr^6CV Li2Ti3O^Li4Ti5012、LiA102*的任意一种。
[0011]进一步地，所述热塑性聚合物材料选自聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物中的任意一种。
[0012]进一步地，所述柱体呈现中空柱状。
[0013]本实用新型通过在缠绕粘结热塑性聚合物纤维缠结形成柱体的过程中，将锂离子吸附前驱体喷洒粘结在热塑性聚合物纤维上，得到的柱体再经洗脱锂离子得到具有吸附锂离子性能的锂离子吸附柱；该锂离子吸附柱无内轴，采用内密外疏设计，机械强度好；使用过程中，在含锂卤水及脱附剂的循环作用下不发生粉化，流量稳定、阻力不变、使用寿命长。此外，本实用新型涉及的锂离子吸附柱还具有吸附量高、吸附速率快、耐腐蚀、耐高压等特点。
【附图说明】
[0014]通过结合附图进行的以下描述，本实用新型的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中:
[0015]图1是根据本实用新型的实施例1的锂离子吸附柱的结构示意图；
[0016]图2是根据本实用新型的实施例1的锂离子吸附柱的制备方法的步骤流程图；
[0017]图3是根据本实用新型的实施例1的锂离子吸附柱的使用示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下，将参照附图来详细描述本实用新型的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本实用新型，并且本实用新型不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本实用新型的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本实用新型的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
[0019]实施例1
[0020]参照图1，本实施例的锂离子吸附柱，包括由热塑性聚合物纤维缠结形成的柱体，所述柱体中粘结有锂离子吸附剂；其中，所述锂离子吸附剂由锂离子吸附前驱体洗脱锂离子后得到。
[0021]优选地，所述柱体上还加装有网格架，以增加所述柱体的结构强度和耐压性能，得到的锂离子吸附柱的结构示意图如图1所示，其中，I为锂离子吸附柱，2为网格架。
[0022]这种锂离子吸附柱利用热塑性聚合物纤维绕结成柱，不仅使得柱体具有巨大的比表面积，增大柱体上吸附剂与卤水的作用面积、提高吸附效率；还可以根据吸附柱的具体形状或大小尺寸任意造型，方便实用。
[0023]下面，介绍本实施例的锂离子吸附柱的制备方法，包括如下步骤:
[0024]在步骤110中，在265°C下加热熔融聚丙烯，并经喷丝形成聚丙烯纤维。
[0025]具体地，聚丙烯熔融温度一般控制为260°C?270°C，喷丝压力为0.1MPa，但一般地，喷丝过程由空压机控制喷丝压力为0.03MPa?0.7MPa即可。经喷丝形成的聚丙烯纤维的丝状直径约为0.03mm，即34丝，该纤维直径性质由喷丝板的口径决定，不作特别规定。
[0026]在步骤120中，采用LiMn2O4作为锂离子吸附前驱体，一边向聚丙烯纤维表面均匀喷洒LiMn2O4粉体，同时一边牵引聚丙烯纤维，利用较热状态的聚丙烯纤维自身的粘性将锂离子吸附前驱体LiMn2O4粘合。随着牵引不断进行，聚丙烯纤维逐渐缠结形成柱体，锂离子吸附前驱体LiMn2O4也随之粘结于所述柱体中。其中，锂离子吸附前驱体LiMn2O4的用量为其与聚丙烯的质量比为0.2:1。
[0027]在本实施例中，为了优化实用新型效果，所述聚丙烯纤维是绕一细柱进行牵引的，故此获得的柱体具有中空柱状结构，使得所述柱体具有“内壁”和“外壁”;值得说明的是，在牵引的过程中，无需考虑牵引速度，只需保证该聚丙烯纤维处于较高温度以达到缠结形成柱体的目的即可。
[0028]在步骤130中，在柱体的“内壁”及“外壁”加装网格架。
[0029]值得注意的是，所述柱体在成型后温度仍处于较高状态，优选此时在所述柱体的“内壁”及“外壁”加装塑料网格架，冷却后网格架固定于柱体上，以增加柱体的结构强度和耐压性能。在本实施例中，网格架可以由若干工程塑料制成的方格网架构成，方格的边长优选为0.5cm。
[0030]在步骤140中，加装了网格架的柱体经冷却、洗脱锂离子、洗涤、干燥得到锂离子吸附柱。
[0031]具体地，加装有网格架的柱体在冷却后，将其浸入20°C的0.01mol/L的硫酸铵溶液中40h，以使锂离子前驱体LiMn2O4中的锂离子得到洗脱，形成具有锂离子吸附能力的锂离子吸附剂NH4Mn2O4tl继而再用去离子水洗涤，并在70°C下干燥2h，得到本实用新型产品锂离子吸附柱。
[0032]值得说明的是，本实施例中，LiMn2O4作为锂离子吸附前驱体，0.01mol/L的硫酸铵水溶液作为洗脱锂离子的洗脱液，当然，锂离子吸附前驱体还可以是Li4Mn5012、LiL6MnL604,Li2Ti3O7, Li4Ti5O12^ LiAlO2中的任意一种，用于洗脱锂离子的洗脱液还可以是浓度为0.01mol/L?lmol/L的盐酸、硫酸或硫酸