本發(fā)明涉及鈦基鋰離子提取技術(shù)，尤其涉及一種鈦基鋰離子提取材料的制備方法。
背景技術(shù)：
無機(jī)離子交換劑具有耐高溫、抗輻射、合成簡(jiǎn)單和選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，以及它在核廢物處理，金屬離子的富集與分離、色譜分析等方面的應(yīng)用上所表現(xiàn)出的優(yōu)良特性，有關(guān)它的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究又重新得到加強(qiáng)。
隨著鋰消費(fèi)量的增長(zhǎng)，不可再生鋰礦資源終將消耗殆盡，因此各國(guó)十分重視天然咸水資源中鋰等有價(jià)元素提取方法的研究。開發(fā)從天然咸水中提鋰的技術(shù)具有重要的戰(zhàn)略意義。本方法采用高溫固相反應(yīng)的方法，合成出一系列鈦基交換材料,將其中的鋁離子酸浸出，但材料結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，將其放入含鋰離子的溶液中，可以通過交換吸附富集鋰離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，該離子篩對(duì)鋰離子的交換容量大，選擇性好，其在低濃度下提鋰具有較好的效果，應(yīng)用前景看好。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種鈦基鋰離子提取材料的制備方法。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：
本發(fā)明包括以下步驟：
(1)將分析純氫氧化鋁、二氧化鈦和磷酸二氫銨按摩爾比(0.6667～3)/1/(2～4.3333)的比例混合后，常溫下充分研磨形成研磨物；
(2)將步驟(1)中制得的研磨物轉(zhuǎn)入高溫爐內(nèi)，升溫至700～800℃燒結(jié)，冷卻后得到的固體為鋁的鈦基化合物；
(3)將步驟(2)中制得的鈦基化合物粉碎成顆粒狀，置于濃度為0.5～1.21mol/L的硝酸水溶液中，在25℃的恒溫下震蕩，化合物中的鋁離子完全析出轉(zhuǎn)移至上清液中，分離出上清液后形成顆粒物；
(4)將步驟(3)中制得的顆粒物過濾干燥得到鋰離子提取材料。
所述步驟(1)中，向氫氧化鋁、二氧化鈦和磷酸二氫銨的混合物中加入分散劑與有機(jī)溶劑并混合成漿料進(jìn)行研磨，分散劑為硬脂酸，占上述混合物總質(zhì)量的0.18％～0.22％，有機(jī)溶劑為乙醇，占上述混合物總質(zhì)量的9％～11％。
所述步驟(3)中，顆粒狀的鋁的鈦基化合物在25℃的恒溫水浴中間歇振蕩2d，期間，分離除去上清液同時(shí)更換新的硝酸水溶液，如此反復(fù)至少2次。
步驟(4)中的干燥溫度為80～140℃。
在上述步驟(3)中，硝酸水溶液中的氫離子填充鋁的鈦基化合物中析出鋁離子后形成的空穴，反復(fù)間隙振蕩可以保證氫離子的充分填充。
本發(fā)明的有益效果在于：
本發(fā)明是一種鈦基鋰離子提取材料的制備方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首先制備具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的鋁的鈦基材料，即將上述研磨后的分析純氫氧化鋁、二氧化鈦和磷酸二氫銨經(jīng)燒結(jié)工藝使之形成上述鈦基材料，上述鈦基材料將其中的鋁離子用酸浸出(材料骨架保持基本不變)。經(jīng)過如此處理的離子材料，首先是具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)骨架，保證了其穩(wěn)定性，其次由于經(jīng)過了離子交換過程，一個(gè)鋁離子空位可以吸附三個(gè)鋰離子，且鋰離子交換過程結(jié)構(gòu)不易受到破壞，大大增加了交換劑的交換次數(shù)。
附圖說明
圖1是750℃Al2Ti(PO4)3.3333的XRD圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：
本發(fā)明包括以下步驟：
(1)將分析純氫氧化鋁、二氧化鈦和磷酸二氫銨按摩爾比(0.6667～3)/1/(2～4.3333)的比例混合后，常溫下充分研磨形成研磨物；
(2)將步驟(1)中制得的研磨物轉(zhuǎn)入高溫爐內(nèi)，升溫至700～800℃燒結(jié)，冷卻后得到的固體為鋁的鈦基化合物；
(3)將步驟(2)中制得的鈦基化合物粉碎成顆粒狀，置于濃度為0.5～1.21mol/L的硝酸水溶液中，在25℃的恒溫下震蕩，化合物中的鋁離子完全析出轉(zhuǎn)移至上清液中，分離出上清液后形成顆粒物；
(4)將步驟(3)中制得的顆粒物過濾干燥得到鋰離子提取材料。
所述步驟(1)中，向氫氧化鋁、二氧化鈦和磷酸二氫銨的混合物中加入分散劑與有機(jī)溶劑并混合成漿料進(jìn)行研磨，分散劑為硬脂酸，占上述混合物總質(zhì)量的0.18％～0.22％，有機(jī)溶劑為乙醇，占上述混合物總質(zhì)量的9％～11％。
所述步驟(3)中，顆粒狀的鋁的鈦基化合物在25℃的恒溫水浴中間歇振蕩2d，期間，分離除去上清液同時(shí)更換新的硝酸水溶液，如此反復(fù)至少2次。
步驟(4)中的干燥溫度為80～140℃。
在上述步驟(3)中，硝酸水溶液中的氫離子填充鋁的鈦基化合物中析出鋁離子后形成的空穴，反復(fù)間隙振蕩可以保證氫離子的充分填充。
實(shí)施例1
將分析純Al(OH)3、TiO2、NH4H2PO4按摩爾比0.6667/1/2稱量后混合，加入硬脂酸作為分散劑以及乙醇作為有機(jī)溶劑與上述混合物混合成漿料，硬脂酸占上述混合物總質(zhì)量的0.18％，乙醇占上述混合物總質(zhì)量的9％，放入行星球磨機(jī)中充分研磨8小時(shí)，研磨后形成研磨物，研磨物的顆粒在1000-2000目，將研磨物轉(zhuǎn)入高溫爐中，升溫至700℃燒結(jié)，冷卻后得到的固體為鋁的鈦基化合物，上述研磨物的顆粒大小以及燒結(jié)溫度，使生成的鈦基化合物的材料骨架具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，稱取鈦基化合物5g，將其通過粉碎機(jī)粉碎成顆粒狀，加入0.5mol/L的硝酸水溶液500ml，在25℃的恒溫水浴中間歇振蕩2d，期間，分離除去上清夜的同時(shí)更換新的硝酸水溶液，如此反復(fù)2次，最終分離出上清液后形成顆粒物，然后洗滌，烘干，即可得到鈦基鋰離子提取材料，上述沉淀顆粒物的干燥溫度為80℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此鈦基鋰離子提取材料對(duì)Li離子的飽和交換容量達(dá)到3.1mg·g-1。
實(shí)施例2
將分析純Al(OH)3、TiO2、NH4H2PO4按摩爾比1.6667/1/3稱量后混合，加入硬脂酸作為分散劑以及乙醇作為有機(jī)溶劑與上述混合物混合成漿料，硬脂酸占上述混合物總質(zhì)量的0.18％，乙醇占上述混合物總質(zhì)量的9％，放入行星球磨機(jī)中充分研磨8小時(shí)，研磨后形成研磨物，研磨物的顆粒在1000-2000目，將研磨物轉(zhuǎn)入高溫爐中，升溫至725℃燒結(jié)，冷卻后得到的固體為鋁的鈦基化合物，上述研磨物的顆粒大小以及燒結(jié)溫度，使生成的鈦基化合物的材料骨架具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，稱取鈦基化合物5g，將其通過粉碎機(jī)粉碎成顆粒狀，加入0.5mol/L的硝酸水溶液500ml，在25℃的恒溫水浴中間歇振蕩2d，期間，分離除去上清夜的同時(shí)更換新的硝酸水溶液，如此反復(fù)2次，最終分離出上清液后形成顆粒物，然后洗滌，烘干，即可得到鈦基鋰離子提取材料，上述沉淀顆粒物的干燥溫度為80℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此鈦基鋰離子提取材料對(duì)Li離子的飽和交換容量達(dá)到5.9mg·g-1。
實(shí)施例3
將分析純Al(OH)3、TiO2、NH4H2PO4按摩爾比2/1/3.3333稱量后混合，加入硬脂酸作為分散劑以及乙醇作為有機(jī)溶劑與上述混合物混合成漿料，硬脂酸占上述混合物總質(zhì)量的0.18％，乙醇占上述混合物總質(zhì)量的9％，放入行星球磨機(jī)中充分研磨8小時(shí)，研磨后形成研磨物，研磨物的顆粒在1000-2000目，將研磨物轉(zhuǎn)入高溫爐中，升溫至750℃燒結(jié)，冷卻后得到的固體為鋁的鈦基化合物(如圖1所示)，上述研磨物的顆粒大小以及燒結(jié)溫度，使生成的鈦基化合物的材料骨架具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，稱取鈦基化合物5g，將其通過粉碎機(jī)粉碎成顆粒狀，加入0.5mol/L的硝酸水溶液500ml，在25℃的恒溫水浴中間歇振蕩2d，期間，分離除去上清夜的同時(shí)更換新的硝酸水溶液，如此反復(fù)2次，最終分離出上清液后形成顆粒物，然后洗滌，烘干，即可得到鈦基鋰離子提取材料，上述沉淀顆粒物的干燥溫度為80℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此鈦基鋰離子提取材料對(duì)Li離子的飽和交換容量達(dá)到6.9mg·g-1。
實(shí)施例4
將分析純Al(OH)3、TiO2、NH4H2PO4按摩爾比2.6667/1/4稱量后混合，加入硬脂酸作為分散劑以及乙醇作為有機(jī)溶劑與上述混合物混合成漿料，硬脂酸占上述混合物總質(zhì)量的0.18％，乙醇占上述混合物總質(zhì)量的9％，放入行星球磨機(jī)中充分研磨8小時(shí)，研磨后形成研磨物，研磨物的顆粒在1000-2000目，將研磨物轉(zhuǎn)入高溫爐中，升溫至775℃燒結(jié)，冷卻后得到的固體為鋁的鈦基化合物，上述研磨物的顆粒大小以及燒結(jié)溫度，使生成的鈦基化合物的材料骨架具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，稱取鈦基化合物5g，將其通過粉碎機(jī)粉碎成顆粒狀，加入0.5mol/L的硝酸水溶液500ml，在25℃的恒溫水浴中間歇振蕩2d，期間，分離除去上清夜的同時(shí)更換新的硝酸水溶液，如此反復(fù)2次，最終分離出上清液后形成顆粒物，然后洗滌，烘干，即可得到鈦基鋰離子提取材料，上述沉淀顆粒物的干燥溫度為80℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此鈦基鋰離子提取材料對(duì)Li離子的飽和交換容量達(dá)到6.7mg·g-1。
實(shí)施例5
將分析純Al(OH)3、TiO2、NH4H2PO4按摩爾比3/1/4.3333稱量后混合，加入硬脂酸作為分散劑以及乙醇作為有機(jī)溶劑與上述混合物混合成漿料，硬脂酸占上述混合物總質(zhì)量的0.18％，乙醇占上述混合物總質(zhì)量的9％，放入行星球磨機(jī)中充分研磨8小時(shí)，研磨后形成研磨物，研磨物的顆粒在1000-2000目，將研磨物轉(zhuǎn)入高溫爐中，升溫至800℃燒結(jié)，冷卻后得到的固體為鋁的鈦基化合物，上述研磨物的顆粒大小以及燒結(jié)溫度，使生成的鈦基化合物的材料骨架具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，稱取鈦基化合物5g，將其通過粉碎機(jī)粉碎成顆粒狀，加入0.5mol/L的硝酸水溶液500ml，在25℃的恒溫水浴中間歇振蕩2d，期間，分離除去上清夜的同時(shí)更換新的硝酸水溶液，如此反復(fù)2次，最終分離出上清液后形成顆粒物，然后洗滌，烘干，即可得到鈦基鋰離子提取材料，上述沉淀顆粒物的干燥溫度為80℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此鈦基鋰離子提取材料對(duì)Li離子的飽和交換容量達(dá)到6.1mg·g-1。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。