专利名称：一种氧化锰吸附剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及微米附材料领域，具体地，涉及一种氧化锰吸附剂及其制备方法。
背景技术：
随着新能源汽车的不断发展，国际市场对锂产品的需求量持续增长，平均每年以7% 11%的速度增加。作为新能源汽车产业链的上游产品，锂资源的开发利用已成为国际上科研部门和工业界共同关注的热门话题，世界上一些锂业公司不断地谋求开辟新的资源和扩大产品产量的途径，由于陆地锂富矿资源有限，生产成本高，矿产品味下降。无法满足目前的需求，世界上盐湖提锂代替伟晶岩提锂已成为定局，卤水提锂已成为锂工业的主流，将在锂工业发展中较长期占主导地位。盐湖卤水被认为是未来重要的锂来源。卤水中Li+常以微量形式与大量的碱金属、 碱土金属离子共存。由于它们的化学性质非常相近，使得从中分离提取锂十分困难。目前世界上多以碳酸锂、氯化锂的形式从卤水中将锂提取出来，所采用的技术主要有溶剂萃取法，沉淀法及吸附法等。我国含锂的盐湖卤水资源多为高镁锂比的卤水，高含量的Mg2+的存在使得分离Li+的技术更为复杂，目前尚无国外技术可借鉴，成为卤水提锂的技术瓶颈。吸附法具有选择性高，可处理低浓度卤水，可适应清洁生产的特点，并且工艺简单，回收率高，从经济和环保角度考虑比其他方法都有较大的优势，特别适用于从低品位的海水或盐湖水中提锂。吸附法关键是寻找吸附选择性好、循环利用率高的吸附剂，要求吸附剂的吸附锂离子能力强，使用寿命长。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于提取锂离子的吸附剂及其制备方法，操作方便、安全，能耗低，所得吸附剂的吸附能力强，使用寿命长，又易于锂离子吸附提取的实施。为了达到上述目的，本发明提供了一种氧化锰吸附剂，其中，该氧化锰吸附剂由按重量份数计10(Γ150份的含氧化锰的粉末以及25 30份的粘结剂组成。优选地，该氧化锰吸附剂由按重量份数计12(Γ140份的含氧化锰的粉末以及25 28份的粘结剂组成。所述的含氧化锰的粉末由重量比为1:广1:3的含锰化合物和含锂化合物组成。加入含锂化合物主要是在吸附剂粉末材料中，形成锰酸锂化合物。该氧化锰吸附剂的吸附作用是基于离子交换的原理，即吸附剂中的氢离子和卤水中锂离子进行离子交换。本发明中含锰化合物和含锂化合物的配比可以使其形成化合物，更加快速的进行离子交换，也就可以提高吸附速度。粘结剂主要是起到支撑的作用，可以保证多次吸附，材料不破损，有利于工业生产，提高吸附剂的使用寿命。上述的氧化锰吸附剂，其中，所述的含锰化合物为二氧化锰、四氧化三锰、三氧化二锰、碳酸锰、草酸锰中的一种或多种的混合物。上述的氧化锰吸附剂，其中，所述的含锂化合物为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、草酸锂中的一种或多种的混合物。
上述的氧化锰吸附剂，其中，所述的粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或多种的混合物。本发明还提供了一种制备上述的氧化锰吸附剂的方法，其中，所述的方法包含 步骤1，将重量比为1:广1:3的含锰化合物和含锂化合物混合均匀，在空气中的密闭容
器内加热到10(T20(TC，维持该温度24 48小时。步骤2，将步骤I得到的均匀混合物冷却到室温，然后经60°C 100°C干燥后，再在40(T60(TC下维持该温度51小时得到含氧化锰的粉末；优选地，可进一步制得氧化锰粉末微球。步骤3，按重量份数计取步骤2所得的含氧化锰的粉末10(Γ150份与25 30份的粘接剂混合均匀。 步骤4，将步骤3所得的均匀混和物进行挤压或离心成型得到成型物。步骤5，所述的成型物滴落到乙醇中或乙醇和去离子水的溶液中，得到所述的氧化锰吸附剂。本发明提供的氧化锰吸附剂及其制备方法具有以下优点
该氧化锰吸附剂从盐湖卤水中吸附锂离子的量为25 32 mg/g,卤水中锂离子的回收率可达829Γ92%，即，与现有技术相比，本发明提供的吸附材料的吸附速率更快，吸附量更大，吸附提取效率更高，而且不需要多次吸附就可以达到很高的吸附量。吸附前后材料晶型不发生变化，吸附剂使用寿命长。本发明的制造过程简单，制备方法易于实施，且所得产品无需干燥，更加简单实用。反应条件温和、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。
图I为本发明的含锰化合物和含锂化合物的混合物初步加热后的电镜照片。图2为本发明的含氧化锰的粉末的电镜照片。图3为本发明的氧化锰吸附剂的电镜照片。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步地说明。实施例I
将重量比为1:1的含锰化合物和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°C，保持温度24小时，采用Hitachi-S3400N扫描电子显微镜对其进行拍摄，电镜照片如图I所不。将所得混合物在60°C下烘干，再在500°C下保持温度6小时，得到含氧化锰的粉末，采用Hitachi-S3400N扫描电子显微镜对其进行拍摄，电镜照片如图2所示。取按重量份数计140份的所得粉末状氧化锰与25份粘结剂混合均匀，最后通过挤压成型，将成型物滴落在乙醇和去离子水的溶液中，制得氧化锰吸附剂。采用Hitachi-S4800扫描电子显微镜对氧化锰吸附剂进行拍摄，电镜照片如图3所示。将氧化锰吸附剂用于卤水吸附，使卤水通过该氧化锰吸附剂直至饱和，用原子吸收分光光度计测试吸附前后卤水中锂离子的浓度，测试得到应用该吸附剂的吸附浓度可以达到原卤水中浓度的92%以上，吸附量为32 mg/g。实施例2
将重量比为1:1. 5的含锰化合物和含锂化合物混合均匀，然后在空气中的密闭容器下加热到100°C，保持温度48小时。将所得混合物在80°C下烘干，再在600°C下保持温度5小时，得到含氧化锰的粉末。取按重量份数计120份的所得粉末状氧化锰与28份粘结剂混合均匀，最后通过离心成型，将成型物滴落在乙醇的溶液中，制得氧化锰吸附剂。将氧化锰吸附剂用于卤水吸附，使卤水通过该氧化锰吸附剂直至饱和，用原子吸收分光光度计测试吸附前后卤水中锂离子的浓度，测试得到应用该吸附剂的吸附浓度可以 达到原卤水中浓度的85%以上，吸附量为28 mg/g。实施例3
将重量比为1:3的含锰化合物和含锂化合物混合均匀，然后在空气中的密闭容器下加热到150°C，保持温度36小时。将所得混合物在100°C下烘干，再在400°C下保持温度8小时，得到含氧化锰的粉末。取按重量份数计100份的所得粉末状氧化锰与30份粘结剂混合均匀，最后通过离心成型，将成型物滴落在乙醇的溶液中，制得氧化锰吸附剂。将氧化锰吸附剂用于卤水吸附，使卤水通过该氧化锰吸附剂直至饱和，用原子吸收分光光度计测试吸附前后卤水中锂离子的浓度，测试得到应用该吸附剂的吸附浓度可以达到原卤水中浓度的80%以上，吸附量为25 mg/g。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
1.一种氧化锰吸附剂，其特征在于，该氧化锰吸附剂由按重量份数计10(Γ150份的含氧化锰的粉末以及25 30份的粘结剂组成；所述含氧化锰的粉末由重量比为1:广1:3的含锰化合物和含锂化合物组成。
2.如权利要求I所述的氧化锰吸附剂，其特征在于，所述的含锰化合物为二氧化锰、四氧化三锰、三氧化二锰、碳酸锰、草酸锰中的一种或多种的混合物。
3.如权利要求I所述的氧化锰吸附剂，其特征在于，所述的含锂化合物为氢氧化锂、碳酸锂、硝酸锂、草酸锂中的一种或多种的混合物。
4.如权利要求I所述的氧化锰吸附剂，其特征在于，所述的粘结剂为酚醛树脂、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或多种的混合物。
5.一种制备如权利要求f 4所述的氧化锰吸附剂的方法，其特征在于，所述的方法包含步骤1，将重量比为1:广1:3的含锰化合物和含锂化合物混合均匀，在密闭容器内加热到10(T200°C，维持该温度24 48小时；步骤2，将步骤I得到的均匀混合物冷却到室温，然后经60°C 100°C干燥后，再在 40(T60(TC下维持该温度51小时得到含氧化锰的粉末；步骤3，按重量份数计取步骤2所得的含氧化锰的粉末10(Γ150份与25 30份的粘接剂混合均勻；步骤4，将步骤3所得的均匀混和物进行挤压或离心成型得到成型物；步骤5，所述的成型物滴落到乙醇中或乙醇和去离子水的溶液中，得到所述的氧化锰吸附剂。
全文摘要
本发明公开了一种氧化锰吸附剂及其制备方法，该氧化锰吸附剂由按重量份数计100~150份的含氧化锰的粉末以及25~30份的粘结剂组成。含氧化锰的粉末由重量比为1:1~1:3的含锰化合物和含锂化合物组成。该制备方法包含步骤1，将含锰化合物和含锂化合物混合均匀，加热到100~200℃，保温24~48小时。步骤2，将混合物冷却到室温，然后经60℃~100℃干燥后，再在400~600℃下保温5~8小时得到含氧化锰的粉末；步骤3，取步骤2所得的含氧化锰的粉末100~150份与25~30份的粘接剂混合均匀。步骤4，将所得的均匀混和物进行挤压或离心成型。步骤5，将成型物滴落到乙醇中或乙醇和去离子水的溶液中，得到氧化锰吸附剂。本发明的氧化锰吸附剂提取效率高，使用寿命长，制备方法易于实施，方便安全，能耗低。
文档编号B01J20/06GK102921371SQ20121052190
公开日2013年2月13日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年9月29日
发明者丰震河, 汤卫平, 解晶莹 申请人:上海空间电源研究所