制備氫氧化鋰的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了制備氫氧化鋰的方法。所述方法包括在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行包括雙室膜過(guò)程的第一電膜過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流；以及在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將第一鋰減少的水性流進(jìn)行包括三室膜過(guò)程的第二電膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。還提供了制備氫氧化鋰的系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】制備氫氧化鋰的方法和系統(tǒng) 本公開要求于2013年10月23日提交的第61/894,617號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，在此通 過(guò)引用將其整體并入。 本公開涉及制備氫氧化鋰的方法和系統(tǒng)。例如，其涉及對(duì)于使用電化學(xué)方法來(lái)制備氫 氧化鋰有效的方法和系統(tǒng)。 使用三室膜電解池制備氫氧化鋰的方法是已知的。然而，使用三室池的方法可能例如 需要具有更高表面積的池，這可能例如導(dǎo)致在氫氧化鋰的生產(chǎn)中更高的成本，其歸因于例 如具有更高表面積的池的成本和/或池中使用的膜的成本。具有更高表面積的池也會(huì)例如 在工廠中占用更多的空間和/或所述工廠會(huì)需要更多的池。 因此根據(jù)本公開的一方面，提供了制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將鋰化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含鋰化合物的水性組合物進(jìn)行第一 電膜過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流;以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行第二電 膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將鋰化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含鋰化合物的水性組合物進(jìn)行第一 電膜過(guò)程，以進(jìn)行至預(yù)先確定的程度，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的 水性流；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行第二電 膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫 鋰的水性組合物進(jìn)行第一電膜過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水 性流；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行第二電 膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫 鋰的水性組合物進(jìn)行第一電膜過(guò)程，以進(jìn)行至預(yù)先確定的程度，并獲得第一鋰減少的水性 流和第一富含氫氧化鋰的水性流;以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行第二電 膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫 鋰的水性組合物進(jìn)行包括雙室膜過(guò)程的第一電膜過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一 富含氫氧化鋰的水性流;以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行包括三 室膜過(guò)程的第二電膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫 鋰的水性組合物進(jìn)行包括雙室膜過(guò)程的第一電膜過(guò)程，以進(jìn)行至預(yù)先確定的程度，并獲得 第一鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流;以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行包括三 室膜過(guò)程的第二電膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將鋰化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含鋰化合物的水性組合物進(jìn)行雙室 單極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流，所述 電解過(guò)程在包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室的第一電化學(xué) 池中進(jìn)行；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單 極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流，所述電 解過(guò)程在包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而 與中央室隔開的陰極電解液室的第二電化學(xué)池中進(jìn)行。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫 鋰的水性組合物進(jìn)行雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含 氫氧化鋰的水性流，所述電解過(guò)程在包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極 電解液室的第一電化學(xué)池中進(jìn)行；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單 極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流，所述電 解過(guò)程在包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而 與中央室隔開的陰極電解液室的第二電化學(xué)池中進(jìn)行。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將鋰化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含鋰化合物的水性組合物進(jìn)行雙室 單極或雙極膜電解過(guò)程，以進(jìn)行至預(yù)先確定的程度，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富 含氫氧化鋰的水性流，所述電解過(guò)程在包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng) 極電解液室的第一電化學(xué)池中進(jìn)行；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單 極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流，所述電 解過(guò)程在包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而 與中央室隔開的陰極電解液室的第二電化學(xué)池中進(jìn)行。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫 鋰的水性組合物進(jìn)行雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，以進(jìn)行至預(yù)先確定的程度，并獲得第一 鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流，所述電解過(guò)程在包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而 與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室的第一電化學(xué)池中進(jìn)行；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單 極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流，所述電 解過(guò)程在包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而 與中央室隔開的陰極電解液室的第二電化學(xué)池中進(jìn)行。 本公開還包括制備氫氧化鋰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 第一電化學(xué)池，其對(duì)于在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包 含所述硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，以獲得第一 鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流是有效的，所述第一電化學(xué)池界定通過(guò)陽(yáng)離 子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極， 并被規(guī)格化以接收第一鋰減少的水性流，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極，并被 規(guī)格化以接收所述第一富含氫氧化鋰的水性流； 第二電化學(xué)池，其對(duì)于在適于將所述第一鋰減少的水性流中包含的所述硫酸鋰和/或 硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單極或雙極膜電 解過(guò)程，以獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流是有效的，所述第二電 化學(xué)池界定通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與 所述中央室隔開的陰極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極，并被規(guī)格化以接 收所述第二鋰減少的水性流，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極，并被規(guī)格化以接 收所述第二富含氫氧化鋰的水性流;以及 裝置，其用于將所述第一鋰減少的水性流從所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室傳 輸至所述第二電化學(xué)池的所述中央室。 本公開還包括制備氫氧化鋰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于接收硫酸鋰和/或硫酸氫鋰并將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的雙室單極或雙極膜電解池， 所述池包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室 包含至少一個(gè)陽(yáng)極和至少一個(gè)pH計(jì)，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極； 用于接收硫酸鋰和/或硫酸氫鋰并將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的三室單極或雙極膜電解池， 所述池包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與 中央室隔開的陰極電解液室，所述中央室包含至少一個(gè)pH計(jì)，所述陽(yáng)極電解液室包含至少 一個(gè)陽(yáng)極，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極；以及 第一電化學(xué)池的陽(yáng)極電解液室與第二電化學(xué)池的中央室彼此流體流動(dòng)連通，以當(dāng)陽(yáng)極 電解液室中的pH低于預(yù)先確定的值時(shí)，將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從第一電化學(xué)池的陽(yáng)極電 解液室傳輸至第二電化學(xué)池的中央室，并且當(dāng)?shù)诙娀瘜W(xué)池的中央室中的pH高于預(yù)先確定 的值時(shí)，將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從第二電化學(xué)池的中央室傳輸至第一電化學(xué)池的陽(yáng)極電 解液室。 本公開還包括制備氫氧化鋰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 第一電化學(xué)池，其對(duì)于在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包 含硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行電膜過(guò)程，以獲得第一鋰減少的水性流和第一 富含氫氧化鋰的水性流是有效的，所述第一電化學(xué)池界定通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解 液室隔開的陽(yáng)極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極，并被規(guī)格化以接收第一 鋰減少的水性流，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極，并被規(guī)格化以接收所述第一 富含氫氧化鋰的水性流； 第二電化學(xué)池，其對(duì)于在適于將所述第一鋰減少的水性流中包含的所述硫酸鋰和/或 硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行電膜過(guò)程，以獲得第 二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流是有效的，所述第二電化學(xué)池界定通過(guò)陰 離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與所述中央室隔開的 陰極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極，并被規(guī)格化以接收所述第二鋰減少 的水性流，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極，并被規(guī)格化以接收所述第二富含氫 氧化鋰的水性流；以及 裝置，其用于將所述第一鋰減少的水性流從所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室傳 輸至所述第二電化學(xué)池的所述中央室。 本公開還包括制備氫氧化鋰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于接收硫酸鋰和/或硫酸氫鋰并將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的電膜過(guò)程池，所述池包含通 過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè) 陽(yáng)極和至少一個(gè)pH計(jì)，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極； 用于接收硫酸鋰和/或硫酸氫鋰并將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的電膜過(guò)程池，所述池包含通 過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與所述中央室隔 開的陰極電解液室，所述中央室包含至少一個(gè)pH計(jì)，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極， 并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極；以及 所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室與所述第二電化學(xué)池的所述中央室彼此流體 流動(dòng)連通，以當(dāng)所述陽(yáng)極電解液室的pH低于預(yù)先確定的值時(shí)，將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從所 述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室傳輸至所述第二電化學(xué)池的所述中央室，并且當(dāng)所述 第二電化學(xué)池的所述中央室的pH高于預(yù)先確定的值時(shí)，將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從所述第 二電化學(xué)池的所述中央室傳輸至所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室。 在僅以示例的方式呈現(xiàn)本公開的不同實(shí)施方案的下述圖中： 圖1為根據(jù)本公開的實(shí)施方案的方法和系統(tǒng)的原理圖； 圖2為根據(jù)本公開的實(shí)施方案的雙室膜池的原理圖示，所述雙室膜池可用于包括含有 鋰化合物(如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰)的水溶液的電解的方法中； 圖3顯示了關(guān)于在約80°C的溫度下和約3kA/m2的電流密度下在雙室膜電解池中利用 Nafion 324陽(yáng)離子交換膜的用于制備氫氧化鋰的方法的實(shí)例的圖：圖3A為顯示不同離子的 給料濃度和轉(zhuǎn)化率隨通過(guò)的電荷的變化的圖，圖3B為顯示電流效率、轉(zhuǎn)化率、比率和給料pH 隨通過(guò)的電荷的變化的圖，圖3C為顯示電壓和電流密度隨通過(guò)的電荷的變化的圖，以及圖 3D為顯示氫氧根濃度隨通過(guò)的電荷的變化的圖； 圖4顯示了關(guān)于在約80°C的溫度下和約4kA/m2的電流密度下在雙室膜電解池中利用 Nafion 324陽(yáng)離子交換膜的用于制備氫氧化鋰的方法的實(shí)例的圖：圖4A為顯示電壓和電流 密度隨通過(guò)的電荷的變化的圖，圖4B為顯示不同離子的給料濃度隨通過(guò)的電荷的變化的 圖，圖4C為顯示電流效率、轉(zhuǎn)化率和比率隨通過(guò)的電荷的變化的圖，以及圖4D為顯示氫氧根 濃度隨通過(guò)的電荷的變化的圖； 圖5顯示了關(guān)于在約80°C的溫度下和約5kA/m2的電流密度下在雙室膜電解池中利用 Nafion 324陽(yáng)離子交換膜的用于制備氫氧化鋰的方法的實(shí)例的圖：圖5A為顯示電壓和電流 密度隨通過(guò)的電荷的變化的圖，圖5B為顯示不同離子的給料濃度和比率隨通過(guò)的電荷的變 化的圖，圖5C為顯示電流效率、轉(zhuǎn)化率和比率隨通過(guò)的電荷的變化的圖，以及圖5D為顯示氫 氧根濃度隨通過(guò)的電荷的變化的圖； 圖6顯示了關(guān)于在約80°C的溫度下和約200mA/cm2的電流密度下在三室膜電解池中利 用Nafion 324陽(yáng)離子交換膜和Astom AHA陰離子交換膜的用于制備氫氧化鋰同時(shí)產(chǎn)生硫酸 銨的方法的實(shí)例的圖：圖6A為顯示三室膜電解池的不同室中不同離子的濃度隨通過(guò)的電荷 的變化的圖，圖6B為顯示電流密度、池的電壓以及給料pH和酸性室pH隨通過(guò)的電荷的變化 的圖，圖6C為顯示三室膜電解池的不同室的電流效率和比率隨通過(guò)的電荷的變化的圖，以 及圖6D為顯示電壓和電流密度隨通過(guò)的電荷的變化的圖；以及 圖7顯示了關(guān)于在約60°C的溫度下和約lOOmA/cm2的電流密度下在三室膜電解池中利 用Nafion 324陽(yáng)離子交換膜和Fumatech FAB陰離子交換膜的用于制備氫氧化鋰同時(shí)產(chǎn)生 硫酸的方法的實(shí)例的圖：圖7A為顯示三室膜電解池的不同室中的濃度隨通過(guò)的電荷的變化 的圖，圖7B為顯示三室膜電解池的不同室的電流效率和比率隨通過(guò)的電荷的變化的圖，圖 7C為顯示電流密度、通過(guò)的電荷以及給料pH隨通過(guò)的電荷的變化的圖，以及圖7D為顯示電 壓和電流密度隨通過(guò)的電荷的變化的圖。 除非另外指明，本節(jié)段和其他節(jié)段中描述的定義和實(shí)施方案意在適用于本文描述為適 合的本公開的所有實(shí)施方案和方面，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的。 如本公開中使用的，除非上下文中另外明確規(guī)定，單數(shù)形式"一個(gè)"、"一種"和"所述"包 括復(fù)數(shù)提及物。例如，包括"鋰化合物"的實(shí)施方案應(yīng)被理解為表示具有一種鋰化合物、或兩 種或更多種另外的鋰化合物的某些方面。 在包含"另外的"組分或"第二"組分(諸如另外的鋰化合物或第二鋰化合物）的實(shí)施方 案中，本文使用的所述第二組分與其他組分或第一組分不同。"第三"組分與其他組分、第一 組分和第二組分不同，以此類推，或者，"另外的"組分同樣是不同的。 在理解本公開的范圍時(shí)，本文使用的術(shù)語(yǔ)"包括"及其衍生語(yǔ)意圖為開放性術(shù)語(yǔ)，其指 定存在所規(guī)定的特征、元素、組分、組、整數(shù)和/或步驟，但是不排除存在其它未規(guī)定的特征、 元素、組分、組、整數(shù)和/或步驟。前述也適用于具有相似含義的詞，如術(shù)語(yǔ)"包含"、"具有"極 其衍生語(yǔ)。本文使用的術(shù)語(yǔ)"由…組成"及其衍生語(yǔ)意圖為封閉性術(shù)語(yǔ)，其指定存在所規(guī)定 的特征、元素、組分、組、整數(shù)和/或步驟，同時(shí)排除了存在其它未規(guī)定的特征、元素、組分、 組、整數(shù)和/或步驟。本文使用的術(shù)語(yǔ)"基本上由…組成"意圖指定存在所規(guī)定的特征、元素、 組分、組、整數(shù)和/或步驟以及在實(shí)質(zhì)上不影響特征、元素、組分、組、整數(shù)和/或步驟的基本 特征和新特征的那些特征、元素、組分、組、整數(shù)和/或步驟。 本文使用的程度術(shù)語(yǔ)如"約(about)"和"大約(approximately)"意為修改項(xiàng)的合理量 的偏差，以使最終結(jié)果不明顯改變。這些程度術(shù)語(yǔ)應(yīng)被理解為包括修改項(xiàng)的至少±5%或至 少±10%的偏差，條件是該偏差不會(huì)否定其所修改的詞的含義。 本文中使用的術(shù)語(yǔ)"適合的"意指具體條件的選擇會(huì)取決于待進(jìn)行的具體操作或運(yùn)行， 但該選擇會(huì)很好地處于本領(lǐng)域所培訓(xùn)的人員的技術(shù)范圍之內(nèi)。本文描述的所有方法將在足 以提供期望產(chǎn)物的條件下進(jìn)行。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，所有反應(yīng)條件，包括，當(dāng)適合時(shí)， 例如，反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、反應(yīng)物比例、流動(dòng)速率、反應(yīng)物純度、電流密度、電壓、 濃度、pH值、氧化還原電位、池面積、使用的膜的類型以及再循環(huán)速率可以改變，以優(yōu)化期望 產(chǎn)物的產(chǎn)率，并且這樣做在所述人員的技術(shù)范圍之內(nèi)。 本文使用的表述"至少基本上維持"，當(dāng)其指在本公開的方法或其部分(例如噴射、加 熱、電滲析、電解等）期間維持的pH值或pH范圍時(shí)，指的是在所述方法或其部分期間至少 75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的時(shí)間中維持所述pH值或pH范圍。 本文使用的表述"至少基本上維持"，當(dāng)指在本公開的方法或其部分(例如噴射、加熱、 電滲析、電解等）期間維持的濃度值或濃度范圍時(shí)，指的是在所述方法或其部分期間至少 75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的時(shí)間中維持所述濃度值或濃度范 圍。 本文使用的表述"至少基本上維持"，當(dāng)指在本公開的方法或其部分(例如噴射、加熱、 電滲析、電解等）期間維持的溫度值或溫度范圍時(shí)，指的是在所述方法或其部分期間至少 75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的時(shí)間中維持所述溫度值或溫度范 圍。 本文使用的表達(dá)"至少基本上維持"當(dāng)指本公開的過(guò)程或其部分(例如，電解等)期間維 持的電流密度值或電流密度范圍時(shí)，是指在所述過(guò)程或其部分期間至少75%、80%、85%、 90%、95%、96%、97%、98%或99%的時(shí)間中維持所述電流密度值或電流密度范圍。 本文使用的表達(dá)"至少基本上維持"當(dāng)指本公開的過(guò)程或其部分(例如，電解等)期間維 持的電流效率值或電流效率范圍時(shí)，是指在所述過(guò)程或其部分期間至少75%、80 %、85%、 90 %、95 %、96 %、97 %、98 %或99 %的時(shí)間中維持所述電流效率值或電流效率范圍。 本文使用的表述"至少基本上維持"，當(dāng)指在本公開的方法或其部分(例如電滲析、電解 等）期間維持的電壓值或電壓范圍時(shí)，指的是在所述方法或其部分期間至少75%、80%、 85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的時(shí)間中維持所述電壓值或電壓范圍。 本文使用的術(shù)語(yǔ)"電膜過(guò)程"指例如利用離子交換膜，并將電位差作為離子物質(zhì)的驅(qū)動(dòng) 力的過(guò)程。電膜過(guò)程可以是例如(膜)電滲析或(膜)電解。例如，電膜過(guò)程可以是(膜)電解。 圖1中顯示了本公開的方法的示例性的流程圖。其中例示的方法10用于制備氫氧化鋰。 參照?qǐng)D1，在其中例示的方法中，在適于消耗諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物以制備 氫氧化鋰的條件下，將包含諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物的水性組合物進(jìn)行第一 電膜過(guò)程，例如包括諸如雙室單極膜電解過(guò)程的雙室膜過(guò)程的第一電膜過(guò)程，任選地，其中 用于制備氫氧化鋰的諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物的消耗進(jìn)行至預(yù)先確定的程 度。參照?qǐng)D1，諸如雙室單極膜電解過(guò)程的雙室膜過(guò)程可以在第一電化學(xué)池12中進(jìn)行，所述 第一電化學(xué)池12包含通過(guò)諸如陽(yáng)離子交換膜18的膜而與陰極電解液室16隔開的陽(yáng)極電解 液室14。 將認(rèn)識(shí)到，本文中關(guān)于諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物而使用的術(shù)語(yǔ)"消耗"，是 指水性組合物中存在的諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物的量減少。例如，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員容易理解，在如圖1中顯示的雙室單極膜電解過(guò)程中，水(H 20)在陽(yáng)極20處可以轉(zhuǎn)化 為質(zhì)子(H+)和氧氣(02)，水在陰極22處可以轉(zhuǎn)化為氫氧根離子(OH)和氫氣(H 2)，并且包含 諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物的水性組合物中最初存在的鋰離子(Li + )可以通過(guò) 電位差被驅(qū)使從陽(yáng)極電解液室14穿過(guò)諸如陽(yáng)離子交換膜18的膜而進(jìn)入陰極電解液室16。由 此獲得第一鋰減少的水性流24和第一富含氫氧化鋰的水性流26，如圖1所示，可以將其分別 從第一電化學(xué)池12的陽(yáng)極電解液室14和陰極電解液室16移出。鑒于電流，Li+離子迀移通過(guò) 膜18,由此將Li2S〇4轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iOH。 還可以獲得第一含氧的流27和第一含氫的流28,如圖1所示，可以將其分別從第一電化 學(xué)池12的陽(yáng)極電解液室14和陰極電解液室16移出?；蛘?，作為電解反應(yīng)產(chǎn)物而產(chǎn)生的氧氣 和/或氫氣也可以，例如保留在水溶液中，并分別作為第一鋰減少的水性流24和第一富含氫 氧化鋰的水性流26的組分而分別從第一電化學(xué)池12的陽(yáng)極電解液室14和陰極電解液室16 移出。 如圖1所示，包含諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物的水性流29，可以用于將諸如 硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物引入第一電化學(xué)池12的陽(yáng)極電解液室14。 如圖1所示，然后可以在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將第一鋰減少的水 性流24進(jìn)行第二電膜過(guò)程，例如包括諸如三室膜電解過(guò)程的三室膜過(guò)程的第二電膜過(guò)程。 如圖1所示，諸如三室膜電解過(guò)程的三室膜過(guò)程可以在第二電化學(xué)池30中進(jìn)行，所述第二電 化學(xué)池30包含通過(guò)諸如陰離子交換膜36的膜而與中央室34隔開的陽(yáng)極電解液室32和通過(guò) 諸如陽(yáng)離子交換膜40的膜而與中央室34隔開的陰極電解液室38。 例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，在諸如圖1中顯示的三室單極膜電解過(guò)程的三室單 極膜電解過(guò)程期間，水(H20)可以在陽(yáng)極42處轉(zhuǎn)化為質(zhì)子(H+)和氧氣(02)，水可以在陰極44 處轉(zhuǎn)化為氫氧根離子(0H )和氫氣(H2)，第一鋰減少的水性流24中最初存在的鋰離子(Li + ) 可以通過(guò)電位差而被驅(qū)使從中央室34穿過(guò)諸如陽(yáng)離子交換膜40的膜而進(jìn)入陰極電解液室 38,并且第一鋰減少的水性流24中最初存在的硫酸根離子(S0 42^)可以通過(guò)電位差而被驅(qū)使 從中央室34穿過(guò)諸如陰離子交換膜36的膜而進(jìn)入陽(yáng)極電解液室32。由此獲得第二鋰減少的 水性流46和第二富含氫氧化鋰的水性流48,如圖1所示，可以將其分別從第二電化學(xué)池30的 中央室34和陰極電解液室38移出。實(shí)際上，可以將第二鋰減少的水性流46傳輸至陽(yáng)極電解 液室14,同時(shí)可以將第二富含氫氧化鋰的水性流48傳輸至陰極電解液室16。 如圖1所示，在三室單極膜電解過(guò)程期間，可以將第一鋰減少的水性流引入第二電化學(xué) 池30的中央室34,可以將第二鋰減少的水性流46從第二電化學(xué)池30的中央室34移出，并且 可以將第二富含氫氧化鋰的水性流48從第二電化學(xué)池30的陰極電解液室38移出。 在本公開的方法中，三室單極膜電解過(guò)程還可以包括在陽(yáng)極電解液室32中產(chǎn)生硫酸。 如圖1所示，流50為含硫酸的水性流，因此可以從第二電化學(xué)池30的陽(yáng)極電解液室32移出。 或者，三室單極膜電解過(guò)程還可以包括將氨引入第二電化學(xué)池30的陽(yáng)極電解液室32， 例如經(jīng)由流52引入，并在第二電化學(xué)池30的陽(yáng)極電解液室32中產(chǎn)生硫酸銨。如圖1所示，流 50為含硫酸銨的水性流，因此可以從第二電化學(xué)池30的陽(yáng)極電解液室32移出。 還可以獲得第二含氧的流54和第二含氫的流56,如圖1所示，可以將其分別從第二電化 學(xué)池30的陽(yáng)極電解液室32和陰極電解液室38移出?；蛘?，作為電解反應(yīng)產(chǎn)物而產(chǎn)生的氧氣 和/或氫氣也可以，例如保留在水溶液中，并分別作為流50和第二富含氫氧化鋰的水性流48 的組分而分別從第二電化學(xué)池30的陽(yáng)極電解液室32和陰極電解液室38移出。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以使用其他的流，如流58、流60和流62，以例如將其他 的試劑和/或溶劑引入第一電化學(xué)池12的陰極電解液室16、第二電化學(xué)池30的陰極電解液 室38和/或第二電化學(xué)池30的陽(yáng)極電解液室62。例如，這類流可以用于添加酸（例如H 2S04) 和/或堿(例如LiOH)，例如以維持或改變pH值;和/或用于添加水，例如以維持或改變方法10 的電化學(xué)池12、30的室中的濃度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將認(rèn)識(shí)到，這類試劑和/或溶劑也可 以作為圖1中顯示或未顯示的其他流的組分而被引入圖1中顯示的電化學(xué)池12、30的各個(gè)室 中，以維持或改變電化學(xué)池12、30的室中的參數(shù)，如pH值和/或反應(yīng)物（例如Li2S〇4、LiHS〇4、 LiOH、NH3、NH4HS〇4、（NH4)2S〇4)的濃度。 如圖1所示，本公開的方法還可以包括將第二鋰減少的水性流46的至少一部分再循環(huán) 至第一電膜過(guò)程。例如，如圖1所示，可以將第二鋰減少的水性流46引入至第一電化學(xué)池12 的陽(yáng)極電解液室14。例如，可以使用栗，經(jīng)由適合的管道，將第二鋰減少的水性流46的至少 一部分從第二電化學(xué)池30傳輸至第一電化學(xué)池12。 如圖1所示，本公開的方法還可以包括將第二富含氫氧化鋰的水性流48的至少一部分 再循環(huán)至第一電膜過(guò)程。例如，如圖1所示，第二富含氫氧化鋰的水性流48的至少一部分可 以作為流58的組分而被引入第一電化學(xué)池12的陰極電解液室16。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí) 到，將第二富含氫氧化鋰的水性流48的至少一部分引入第一電化學(xué)池12的陰極電解液室16 的替代路線是可能的。例如，可以將第二富含氫氧化鋰的水性流48的至少一部分作為單獨(dú) 的流而引入陰極電解液室16。例如，可以使用栗，經(jīng)由適合的管道，將第二富含氫氧化鋰的 水性流48的至少一部分從第二電化學(xué)池30傳輸至第一電化學(xué)池12。 例如，當(dāng)池12中Li2S〇4和/或LiHS〇4的電解根據(jù)Li2S〇4和/或LiHSCk的消耗(例如通過(guò)電 流效率下降而觀察到的）而已達(dá)到某一預(yù)先確定的程度時(shí)，或者當(dāng)陽(yáng)極電解液室14中陽(yáng)極 電解液的pH值(例如使用pH計(jì)測(cè)量的pH值)低于預(yù)先確定的值時(shí)，可以將陽(yáng)極電解液室14的 內(nèi)含物(流24)傳輸至池30的中央室34。觀察到在池12中，陽(yáng)極電解液室14的pH值可趨于降 低，因此當(dāng)反應(yīng)效率降低或不再有效時(shí)，將流24轉(zhuǎn)移至pH值可趨于升高的室34中，直至達(dá)到 電解效率降低或不再有效的某一點(diǎn)。在這種情況下，可以將流46傳輸至pH值會(huì)降低的室14。 可以通過(guò)相同或不同的傳輸裝置來(lái)進(jìn)行室14與室34之間Li 2S04和/或LiHS04的轉(zhuǎn)移。這類裝 置可以是與栗組合的管道。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，在本公開的方法中，根據(jù)起始溶液 (或給料溶液）（例如Li 2S〇4和/或LiHS〇4的水溶液)的pH，所述起始溶液可以首先在雙室單極 或雙極膜電解過(guò)程池中處理(例如，如果pH為中性或堿性），然后在三室單極或雙極膜電解 過(guò)程中處理?；蛘?，所述起始溶液可以首先在三室單極或雙極膜電解過(guò)程池中處理（例如， 如果pH為中性或酸性），然后在雙室單極或雙極膜電解過(guò)程池中處理。當(dāng)室38中達(dá)到某一 LiOH的濃度時(shí)，可以將流48傳輸至室16,在其中LiOH可進(jìn)一步濃縮。 本公開的方法可以以例如分批過(guò)程來(lái)操作?；蛘撸竟_的方法可以以半連續(xù)過(guò)程或 連續(xù)過(guò)程來(lái)操作。 本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以例如通過(guò)本領(lǐng)域已知的手段監(jiān)控本公開方法的一種 或多種參數(shù)，例如但不限于pH值、溫度、電流密度、電壓、電流效率和濃度?？梢杂杀绢I(lǐng)域的 技術(shù)人員來(lái)選擇適于監(jiān)控本公開方法中的具體參數(shù)的手段。也可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員維 持和/或改變這類參數(shù)，例如根據(jù)他們的公知常識(shí)并參考本公開來(lái)維持和/或改變這類參 數(shù)。 下文呈現(xiàn)的實(shí)例是非限定性的，并用于更好地例示本公開的方法。 本公開包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫 鋰的水性組合物進(jìn)行包括雙室膜過(guò)程的第一電膜過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一 富含氫氧化鋰的水性流;以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將第一鋰減少的水性流進(jìn)行包括三室膜 過(guò)程的第二電膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。 例如，在第一電膜過(guò)程期間，用于制備氫氧化鋰的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的消耗可以進(jìn) 行至預(yù)先確定的程度。 因此，本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含諸 如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物的水性組合物進(jìn)行第一電膜過(guò)程，以進(jìn)行至預(yù)先確定 的程度，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流;以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將第一鋰減少的水性流進(jìn)行第二電膜過(guò) 程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。 例如，鋰化合物可以包含氯化鋰（LiCl)、氟化鋰（LiF)、硫酸鋰（Li2S〇4)、硫酸氫鋰 (LiHS〇4)、碳酸氫鋰(LiHC03)、碳酸鋰(Li2C03)、硝酸鋰(LiN0 3)、醋酸鋰(LiC2H3〇2)、硬脂酸鋰 和/或檸檬酸鋰，基本上由氯化鋰（LiCl)、氟化鋰（LiF)、硫酸鋰（Li 2S〇4)、硫酸氫鋰 (LiHS〇4)、碳酸氫鋰(LiHC03)、碳酸鋰(Li2C0 3)、硝酸鋰(LiN03)、醋酸鋰(LiC2H3〇 2)、硬脂酸鋰 和/或檸檬酸鋰組成，或者由氯化鋰（LiCl)、氟化鋰（LiF)、硫酸鋰（Li2S0 4)、硫酸氫鋰 (LiHS〇4)、碳酸氫鋰(LiHC03)、碳酸鋰(Li2C0 3)、硝酸鋰(LiN03)、醋酸鋰(LiC2H3〇 2)、硬脂酸鋰 和/或檸檬酸鋰組成。例如，鋰化合物可以包含硫酸鋰和/或硫酸氫鋰，基本上由硫酸鋰和/ 或硫酸氫鋰組成，或者由硫酸鋰和/或硫酸氫鋰組成。 例如，包含硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的組合物還可包含H2SO4。 例如，在本公開的過(guò)程中，在適于將鋰化合物如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰 的條件下，將包含鋰化合物如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行第一電膜過(guò)程，以進(jìn) 行至預(yù)先確定的程度。對(duì)于本公開的具體方法而言合適的預(yù)先確定的程度的選擇可由本領(lǐng) 域技術(shù)人員做出。例如，在適于消耗鋰化合物如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰以制備氫氧化鋰直至 一種或多種競(jìng)爭(zhēng)性副反應(yīng)進(jìn)行至預(yù)先確定的程度、例如進(jìn)行至氫氧化鋰的制備不再有效的 程度的條件下，將包含鋰化合物如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行第一電膜過(guò)程。 例如，其中所述第一電膜過(guò)程為在包括通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電 解液室的第一電化學(xué)池中實(shí)施的雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，鋰化合物如硫酸鋰和/或硫 酸氫鋰至氫氧化鋰的轉(zhuǎn)化可以繼續(xù)進(jìn)行直至氫氧根的電流效率不再有效，例如不再至少基 本上維持氫氧根的電流效率，因而其減少。例如，其中第一電膜過(guò)程為在包括通過(guò)陽(yáng)離子交 換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室的第一電化學(xué)池中實(shí)施的雙室單極或雙極膜 電解過(guò)程，鋰化合物如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰至氫氧化鋰的轉(zhuǎn)化可以繼續(xù)進(jìn)行直至陽(yáng)極電 解液室中的pH為約0.4至約1.2，約0.5至約0.8，約0.5至約0.7，或者約0.6的值。 例如，其中第一電膜過(guò)程為在包括通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電 解液室的第一電化學(xué)池中實(shí)施的雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，鋰化合物如硫酸鋰和/或硫 酸氫鋰至氫氧化鋰的轉(zhuǎn)化可以繼續(xù)進(jìn)行，直至水性組合物中包含的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰 消耗特定的量。 例如，預(yù)先確定的程度可以包括基于水性組合物中包含的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的總 量，消耗水性組合物中包含的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的約30至約60重量％或者約30至約50 重量％。例如，預(yù)先確定的程度可以包括消耗水性組合物中包含的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的 約35至約45重量％。例如，預(yù)先確定的程度可以包括消耗水性組合物中包含的硫酸鋰和/或 硫酸氫鋰的約38至約42%。例如，水性組合物可以包含硫酸鋰，以及預(yù)先確定的程度可以包 括消耗水性組合物中包含的硫酸鋰的約30至約50%。例如，水性組合物可以包含硫酸鋰，以 及預(yù)先確定的程度可以包括消耗水性組合物中包含的硫酸鋰的約35至約45%。例如，水性 組合物可以包含硫酸鋰，以及預(yù)先確定的程度可以包括消耗水性組合物中包含的硫酸鋰的 約38至約42 %。 例如，第一電膜過(guò)程可以包括三室膜電解過(guò)程，例如三室單極或雙極膜電解過(guò)程;基本 上由三室膜電解過(guò)程，例如三室單極或雙極膜電解過(guò)程組成;或者由三室膜電解過(guò)程，例如 三室單極或雙極膜電解過(guò)程組成。 例如，第一電膜過(guò)程可以包括雙室膜電解過(guò)程，例如雙室單極或雙極膜電解過(guò)程;基本 上由雙室膜電解過(guò)程，例如雙室單極或雙極膜電解過(guò)程組成;或者由雙室膜電解過(guò)程，例如 雙隔室單極或雙極膜電解過(guò)程組成。 例如，第一電膜過(guò)程可以包括三室膜電解過(guò)程，例如三室雙極膜電解過(guò)程;基本上由三 室膜電解過(guò)程，例如三室雙極膜電解過(guò)程組成;或者由三室膜電解過(guò)程，例如三室雙極膜電 解過(guò)程組成。 例如，第一電膜過(guò)程可以包括雙室膜電解過(guò)程，例如雙室雙極膜電解過(guò)程;基本上由雙 室膜電解過(guò)程，例如雙室雙極膜電解過(guò)程組成;或者由雙室膜電解過(guò)程，例如雙室雙極膜電 解過(guò)程組成。 例如，可以在包括通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室的第一電 化學(xué)池中實(shí)施雙室膜電解過(guò)程如雙室單極或雙極膜電解過(guò)程。 例如，陽(yáng)離子交換膜可以包括磺化的聚四氟乙烯如Nafion? 324陽(yáng)離子交換膜或用于 苛性堿濃縮的其它膜如FuMA-Tech FKB或Astom CMB陽(yáng)離子交換膜;基本上由磺化的聚四氟 乙烯如Nafion? 324陽(yáng)離子交換膜或用于苛性堿濃縮的其它膜如FuMA-Tech FKB或Astom CMB陽(yáng)離子交換膜組成;或者由磺化的聚四氟乙烯如Nafion? 324陽(yáng)離子交換膜或用于苛性 堿濃縮的其它膜如FuMA-Tech FKB或Astom CMB陽(yáng)離子交換膜組成。對(duì)于本公開的具體方法 而言合適的陽(yáng)離子交換膜的選擇可由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出。 例如，在雙室膜電解過(guò)程如雙室單極或雙極膜電解過(guò)程期間，可將包含鋰化合物如硫 酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性流引入陽(yáng)極電解液室，可從陽(yáng)極電解液室中移出第一鋰減少的 水性流，以及可從陰極電解液室中移出第一富含氫氧化鋰的水性流。 例如，在雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的陰極電解液室中，氫氧化鋰可以被至少基本上 維持在約2M至約4M，約2.5至約3.5M，約2.8至約3.2M，或者約3M的濃度。 例如，在雙室單極或雙極膜電解過(guò)程期間，可在約10°C至約100°C，約10°C至約100°C， 約10°C至約90°C，約20°C至約85°C，或者約80°C的溫度下，將包含鋰化合物如硫酸鋰和/或 硫酸氫鋰的水性流引入陽(yáng)極電解液室。 例如，在雙室單極或雙極膜電解過(guò)程期間，可在約20°C至約100°C，約20°C至約85°C，約 20°C至約85°C，約60°C至約85°C，約70°C至約85°C，或者約80°C的溫度下，從陽(yáng)極電解液室 中移出第一鋰減少的水性流。 例如，在雙室單極或雙極膜電解過(guò)程期間，第一電化學(xué)池中的溫度可以被至少基本上 維持在約60°C至約110°C，約60°C至約100°C，約60°C至約90°C，約60°C至約85°C，約75°C至 約85°C，約50至約70°C，約55至約65°C，或者約80°C的值。 例如，在雙室單極或雙極膜電解期間，電流密度可以被至少基本上維持在從約0. lkA/ m2 至約 8000kA/m2，0.5kA/m2 至約 6kA/m2，約lkA/m2 至約 6kA/m2，約 2kA/m2 至約 6kA/m2，或者約 3 k A/m2至約5 k A/m2的值。例如，電流密度可以被至少基本上維持在選自約3 kA/m2，約4k A/m2 以及約5kA/m2的值。例如，電流密度可以被至少基本上維持在約4kA/m2的值。 例如，在雙室單極或雙極膜電解過(guò)程中，電壓可以被至少基本上維持在約3V至約8V，約 5V至約10V，約4V至約6V，約4至約5，或者約4.5的值。 例如，第一電化學(xué)池可具有約l〇〇m2至約2000m2,約100m2至約1000m 2,約400m2至約 500m2，或者約430m2的表面積。 例如，第二電膜過(guò)程可以包括雙室膜電解過(guò)程，例如雙室單極或雙極膜電解過(guò)程;基本 上由雙室膜電解過(guò)程，例如雙室單極或雙極膜電解過(guò)程組成;或者由雙室膜電解過(guò)程，例如 雙室單極或雙極膜電解過(guò)程組成。 例如，第二電膜過(guò)程可以包括三室膜電解過(guò)程，例如三室單極或雙極膜電解過(guò)程;基本 上由三室膜電解過(guò)程，例如三室單極或雙極膜電解過(guò)程組成;或者由三室膜電解過(guò)程，例如 三室單極或雙極膜電解過(guò)程組成。 例如，可在包括通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換 膜而與中央室隔開的陰極電解液室的第二電化學(xué)池中實(shí)施三室膜電解過(guò)程，如三室單極或 雙極膜電解過(guò)程。 例如，陽(yáng)離子交換膜可以包括磺化的聚四氟乙烯如Nafion? 324陽(yáng)離子交換膜或者用 于苛性堿濃縮的其它膜如FuMA-Tech FKB或Astom CMB陽(yáng)離子交換膜;基本上由磺化的聚四 氟乙烯如Nafion? 324陽(yáng)離子交換膜或者用于苛性堿濃縮的其它膜如FuMA-Tech FKB或 Astom CMB陽(yáng)離子交換膜組成;或者由磺化的聚四氟乙烯如Nafion? 324陽(yáng)離子交換膜或者 用于苛性堿濃縮的其它膜如FuMA-Tech FKB或Astom CMB陽(yáng)離子交換膜組成。對(duì)于本公開的 具體方法而言合適的陽(yáng)離子交換膜的選擇可由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出。 例如，在三室膜電解過(guò)程如三室單極或雙極膜電解過(guò)程期間，可將第一鋰減少的水性 流引入中央室，可從中央室中移出第二鋰減少的水性流，以及可從陰極電解液室中移出第 二富含氫氧化鋰的水性流。 例如，三室膜電解過(guò)程如三室單極或雙極膜電解過(guò)程還可包括在陽(yáng)極電解液室中產(chǎn)生 酸如硫酸，以及從陽(yáng)極電解液室中移出含酸的水性流如含硫酸的水性流。 對(duì)于本公開的具體方法而言合適的陰離子交換膜的選擇可由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出。例 如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，質(zhì)子阻擋膜可以，例如用于同時(shí)產(chǎn)生酸如硫酸的方法中。例 如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，陰離子交換膜可以是質(zhì)子阻擋膜。例如，質(zhì)子阻擋膜 可以是如Fumatech FAB、Astom ACM或Asahi AAV陰離子交換膜。 例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程的陽(yáng)極電解液室中，酸(如硫酸)可以被至少基本 上維持在約0.1M至約2M的酸（如硫酸)濃度。例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程的陽(yáng)極電 解液室中，硫酸可以被至少基本上維持在約0.5M至約1.5M，約0.7M至約1.2M，或者約0.8M的 硫酸濃度。 例如，在三室膜電解過(guò)程的陰極電解液室中，氫氧化鋰可以被至少基本上維持在約1M 至約5.0M，約1M至約4.0M，約1.5M至約2.5M，約1.8M至約2.2M，或者約2M的濃度。 例如，在三室單極或雙極膜電解期間，可在約20°C至約85°C，約40°C至約85°C，約40°C 至約75°C，約50°C至約70°C，約50°C至約65°C，或者約60°C的溫度下，將第一鋰減少的水性 流引入中央室。 例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程期間，可在約20°C至約80°C，約30°C至約70°C，約 40°C至約80°C，或者約60°C的溫度下，從陽(yáng)極電解液室中移出第二鋰減少的水性流。 例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，第二電化學(xué)池中的溫度可以被至少基本上維 持在約30°C至約90°C，約40°C至約85°C，約50°C至約80°C，約50°C至約70°C，約50°C至約65 °C，或者約60°C的值。 例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，電流密度可以被至少基本上維持在約0.5kA/ m2 至約 5 kA/m2，約 1 kA/m2 至約 2 kA/m2，約 3 kA/m2 至約 5 kA/m2，約 4kA/m2，或者約 1 ? 5 kA/m2 的值。 例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，電壓可以被至少基本上維持在約5V至約9V，約 6V至約8V，約6.5V至約7.5V，或者約7V的值。 例如，第二電化學(xué)池可以具有約的1000m2至約4000m2,約2000m2至約3000m 2,或者約 2700m2的池面積。 可選地，例如，在本公開的方法中，三室單極或雙極膜電解過(guò)程還可以包括將氨引入陽(yáng) 極電解液室中，在陽(yáng)極電解液室中產(chǎn)生銨化合物如硫酸銨，以及從陽(yáng)極電解液室中移出含 銨化合物的水性流如含硫酸銨的水性流。 對(duì)于本公開的具體方法而言合適的陰離子交換膜的選擇可由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出。例 如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，在不同時(shí)產(chǎn)生酸如硫酸的方法中，可使用不是質(zhì)子阻擋膜的 陰離子交換膜，因?yàn)槠淇赡芾缗c質(zhì)子阻擋膜相比能夠經(jīng)受更高的溫度和/或具有更低的 電阻。例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，陰離子交換膜可以不是質(zhì)子阻擋膜。例如，陰 離子交換膜可以是諸如Astom AHA陰離子交換膜或FuMA-Tech FAP的膜。 例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程的陽(yáng)極電解液室中，銨化合物(如硫酸銨)可以被 至少基本上維持在約0.5M至約5M，約1M至約4M，或者約3M的銨化合物(如硫酸銨)濃度。 例如，在三室單極或雙極膜電解過(guò)程的陰極電解液室中，氫氧化鋰可以被至少基本上 維持在約1M至約4.0M，約1.5M至約2.5M，或者約2M的濃度。 例如，本公開的方法還可包括使第二鋰減少的水性流的至少一部分再循環(huán)至第一電膜 過(guò)程。例如，再次使用雙室單極或雙極膜電解池以獲得更高濃度的氫氧化鋰是可能的。本領(lǐng) 域技術(shù)人員還將理解，用于制備氫氧化鋰的連續(xù)過(guò)程也可能是有用的。 例如，當(dāng)在第二電膜過(guò)程中，第二電化學(xué)池的中央室的pH達(dá)到約2至約12,約3至約10， 約4至約9,約5至約8,或者約8的值時(shí)，第二鋰減少的水性流可以再循環(huán)至第一電膜過(guò)程，以 控制第一鋰減少的水性流的pH的值高于0.4至約1.2，約0.5至約0.8，約0.5至約0.7，或者約 0.6〇 例如，所述方法還可包括將再循環(huán)的第二鋰減少的水性流呈送至第一電膜過(guò)程，直至 陽(yáng)極電解液室中的pH為約0.4至約1.2，約0.5至約0.8，約0.5至約0.7，或者約0.6的值，然后 將第一鋰減少的水性流再呈送至第二電膜過(guò)程。 例如，可以至少基本上維持雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的陽(yáng)極電解液室和/或三室單 極或雙極膜電解過(guò)程的中央室中的pH。例如，可以通過(guò)調(diào)整雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的 電流密度、三室單極或雙極膜電解過(guò)程的電流密度、第一鋰減少的水性流的流動(dòng)速率和第 二鋰減少的水性流的流動(dòng)速率中的至少一種來(lái)至少基本上維持pH。 本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含硫酸鋰和/或硫酸氫 鋰的水性組合物進(jìn)行雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含 氫氧化鋰的水性流，所述電解過(guò)程在包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極 電解液室的第一電化學(xué)池中進(jìn)行；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單極或 雙極膜電解過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流，所述電解過(guò) 程在包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與中 央室隔開的陰極電解液室的第二電化學(xué)池中進(jìn)行。 例如，在雙室單極或雙極膜電解過(guò)程期間，硫酸鋰和/或硫酸氫鋰至氫氧化鋰的轉(zhuǎn)化可 以進(jìn)行至預(yù)先確定的程度。 因此，本公開還包括制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將諸如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含諸 如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的鋰化合物的水性組合物進(jìn)行雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，以進(jìn) 行至預(yù)先確定的程度，并獲得第一鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流，所述電 解過(guò)程在包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室的第一電化學(xué)池 中進(jìn)行；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單極或 雙極膜電解過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流，所述電解過(guò) 程在包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與中 央室隔開的陰極電解液室的第二電化學(xué)池中進(jìn)行。 例如，在雙室單極或雙極膜電解過(guò)程期間，可將包含鋰化合物如硫酸鋰和/或硫酸氫鋰 的水性流引入陽(yáng)極電解液室，可從陽(yáng)極電解液室中移出第一鋰減少的水性流，以及可從陰 極電解液室中移出第一富含氫氧化鋰的水性流；以及在三室單極或雙極膜電解過(guò)程期間， 可將第一鋰減少的水性流引入中央室，可從中央室中移出第二鋰減少的水性流，以及可從 陰極電解液室中移出第二富含氫氧化鋰的水性流。 例如，所述方法還可包括將第二鋰減少的水性流的至少一部分再循環(huán)至雙室單極或雙 極膜電解過(guò)程。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，視情況，利用本文公開的實(shí)例，所述方法也可以發(fā)生改變。 例如，可將至少一部分的本公開的方法作為分批過(guò)程進(jìn)行操作?？蛇x地，例如可將所述 方法作為連續(xù)過(guò)程或半連續(xù)過(guò)程進(jìn)行操作。例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，例如如本文所 述的，可以通過(guò)調(diào)整雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的電流密度和/或三室單極或雙極膜電解 過(guò)程的電流密度和/或在所述過(guò)程之間流動(dòng)的流的流動(dòng)速率，從而至少基本上維持雙室單 極或雙極膜電解過(guò)程的陽(yáng)極電解液室和/或三室單極或雙極膜電解池的中央室中的pH。 例如，可以至少基本上維持雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的陽(yáng)極電解液室和/或三室單 極或雙極膜電解過(guò)程的中央室中的pH。 例如，可以通過(guò)調(diào)整雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的電流密度、三室單極膜電解過(guò)程的 電流密度、第一鋰減少的水性流的流動(dòng)速率和第二鋰減少的水性流的流動(dòng)速率中的至少一 種來(lái)至少基本上維持pH。 用于測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)pH的合適的手段的選擇可由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出。合適的電流密 度和/或合適的流動(dòng)速率的選擇可由本領(lǐng)域技術(shù)人員做出。 例如，本公開的方法還可進(jìn)一步包括將第二富含氫氧化鋰的水性流的至少一部分再循 環(huán)至第一電膜過(guò)程。 例如，方法還可包括從第一電化學(xué)池的陰極電解液室中移出第一含氫的流。例如，所述 方法還可包括從第二電化學(xué)池的陰極電解液室中移出第二含氫的流。例如，所述方法還可 包括從第一電化學(xué)池的陽(yáng)極電解液室中移出第一含氧的流。例如，所述方法還可包括從第 二電化學(xué)池的陽(yáng)極電解液室中移出第二含氧的流。 例如，用于將第一鋰減少的水性流從第一電化學(xué)池的陽(yáng)極電解液室傳輸至第二電化學(xué) 池的中央室的裝置，可以有效地用于將未轉(zhuǎn)化的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從第二電化學(xué)池的 中央室傳輸至第一電化學(xué)池的陽(yáng)極電解液室。 例如，本公開的系統(tǒng)還可以包括用于將第二鋰減少的水性流從第二電化學(xué)池的陰極電 解液室傳輸至第二電化學(xué)池的陰極電解液室的裝置。 例如，第一電化學(xué)池中的陽(yáng)極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于接收包含硫酸鋰和/ 或硫酸氫鋰的水性流的入口。 例如，第一電化學(xué)池中的陽(yáng)極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于排出第一鋰減少的水 性流的出口。 例如，第一電化學(xué)池中的陽(yáng)極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于排出第一含氧的流的 出口。 例如，第一電化學(xué)池中的陰極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于排出第一富含氫氧化 鋰的水性流的出口。 例如，第一電化學(xué)池中的陰極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于接收第二富含氫氧化 鋰的水性流的入口。 例如，第一電化學(xué)池中的陰極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于排出第一含氫的流的 出口。 例如，第二電化學(xué)池中的陽(yáng)極電解液室對(duì)于制備硫酸可以是有效的，并且所述第二電 化學(xué)池還包含至少一個(gè)用于排出含硫酸的水性流的出口。 例如，電化學(xué)池中的陽(yáng)極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于接收包含氨的流的入口； 第二電化學(xué)池中的陽(yáng)極電解液室對(duì)于制備硫酸銨是有效的，并且所述第二電化學(xué)池還包含 至少一個(gè)用于排出含硫酸銨的水性流的出口。 例如，第二電化學(xué)池中的陽(yáng)極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于排出第二含氧的流的 出口。 例如，第二電化學(xué)池中的陰極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于排出第二富含氫氧化 鋰的水性流的出口。 例如，第二電化學(xué)池中的陰極電解液室還可以包含至少一個(gè)用于排出第二含氫的流的 出口。 例如，第二電化學(xué)池中的中央室還可以包含至少一個(gè)用于接收第一鋰減少的水性流的 入口。 例如，第二電化學(xué)池中的中央室還可以包含至少一個(gè)用于排出第二鋰減少的水性流的 出口。 例如，用于傳輸?shù)难b置包括栗與管道的組合。 例如，所述系統(tǒng)還可以包括用于將第一鋰減少的水性流從第一電化學(xué)池傳輸至第二電 化學(xué)池的第一管道。 例如，所述系統(tǒng)還可以包括用于將第二鋰減少的水性流從第二電化學(xué)池傳輸至第一電 化學(xué)池的第二管道。 例如，所述系統(tǒng)還可以包括用于將第二富含氫氧化鋰的水性流從第二電化學(xué)池傳輸至 第一電化學(xué)池的第三管道。 例如，第一電化學(xué)池還可以包括用于測(cè)量陽(yáng)極電解液室的pH的裝置，并且所述系統(tǒng)被 配置為當(dāng)陽(yáng)極電解液室的pH低于預(yù)先確定的值時(shí)，將第一鋰減少的水性流從第一電化學(xué)池 傳輸至第二電化學(xué)池。 例如，第二電化學(xué)池還可以包括用于測(cè)量中央室的pH的裝置，并且所述系統(tǒng)被配置為 當(dāng)中央室的pH高于預(yù)先確定的值時(shí)，將未轉(zhuǎn)化的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從第二電化學(xué)池的 中央室傳輸至第一電化學(xué)池的陽(yáng)極電解液室。 例如，第一電化學(xué)池還可以包括用于測(cè)量第二電化學(xué)池的陰極電解液室中氫氧化鋰的 濃度的裝置，并且所述系統(tǒng)被配置為將第二富含氫氧化鋰的水性流從第二電化學(xué)池的陰極 電解液室傳輸至第一電化學(xué)池的陰極電解液室。 例如，所述系統(tǒng)可以被配置為作為連續(xù)過(guò)程操作。 例如，所述系統(tǒng)可以被配置為作為半連續(xù)過(guò)程操作。 例如，第一電化學(xué)池的陽(yáng)極電解液室與第二電化學(xué)池的中央室可以經(jīng)由栗和管道而彼 此流體流動(dòng)連通。 例如，第二電化學(xué)池的陰極電解液室與第一電化學(xué)池的陰極電解液室經(jīng)由栗和管道而 彼此流體流動(dòng)連通。 實(shí)施例 由于在圖2所示的雙室配置中，陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生氧氣和質(zhì)子，導(dǎo)致陽(yáng)極電解質(zhì)溶液的pH下 降，因此某些已知的方法已并入了例如三室池的使用。當(dāng)使用雙室池時(shí)，完全移出陽(yáng)離子會(huì) 變得低效，因?yàn)閷?duì)于穿過(guò)陽(yáng)離子膜的電荷轉(zhuǎn)移，質(zhì)子會(huì)與鋰離子轉(zhuǎn)移形成競(jìng)爭(zhēng)。然而，使用 雙室膜電解池，諸如硫酸鋰的鋰化合物至硫酸氫鋰的部分轉(zhuǎn)化應(yīng)當(dāng)是可行的。 硫酸氫根具有1.9的pKa，因此硫酸根會(huì)緩沖水性硫酸鋰溶液的pH，使得在多達(dá)一半的 硫酸根轉(zhuǎn)化為硫酸氫根時(shí)（即25 %的轉(zhuǎn)化），質(zhì)子濃度將為約0.01M。在該濃度下，由Naf ion 324(N324)膜處的質(zhì)子造成的低效將是可忽略的。 之前的工作已顯示出，已完全轉(zhuǎn)化為硫酸氫根（即50%的轉(zhuǎn)化)的溶液的pH為約0.9,或 質(zhì)子濃度略大于〇. 1M。在這種情況下，因?yàn)橘|(zhì)子相比鋰離子是更加可移動(dòng)的，因此質(zhì)子轉(zhuǎn)移 通過(guò)N324膜將可能是顯著的，這會(huì)例如降低氫氧化鋰生產(chǎn)的電流效率。因此，硫酸鋰的競(jìng)爭(zhēng) 轉(zhuǎn)化將是不可能的，而本公開中總結(jié)的測(cè)試工作集中于測(cè)定效率隨轉(zhuǎn)化的變化。 在本公開的方法中，在使用雙室膜電解過(guò)程將水溶液中的硫酸鋰部分地轉(zhuǎn)化后（以便 將更多的鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰），然后可以將溶液送至三室膜電解過(guò)程。本文也報(bào)導(dǎo)了測(cè)試， 其中使用兩種方法處理雙室工作中生產(chǎn)的溶液，以便研究當(dāng)給料溶液具有較低的pH值時(shí)該 方法的操作。 一般實(shí)驗(yàn)詳述 雙室實(shí)驗(yàn)在裝配有DSA-02陽(yáng)極、不銹鋼(SS316)陰極和Nafion324膜的ICI FM-01實(shí)驗(yàn) 室電解池(64cm2, ICI Chemicals，UK)中進(jìn)行。三室工作在與之前研究中使用的三室膜電解 池類似裝配的Electrocell MP池（100cm2)中進(jìn)行，并且實(shí)驗(yàn)裝置的其他方面與之前在其他 申請(qǐng)（US 61/636,869;US 61/755，151;US 61/788,292;PCT/CA2013/000398)中描述的相 同。 實(shí)施例1:雙室膜電解池試驗(yàn) 使用雙室配置，用包含硫酸鋰的水溶液作為給料溶液來(lái)進(jìn)行測(cè)試。因?yàn)檫@些運(yùn)行的主 要目的是評(píng)估電流效率隨轉(zhuǎn)化(硫酸氫根/硫酸根）的變化，因此使用陰極電解液室中約2M 的LiOH進(jìn)行測(cè)試。該濃度低于之前工作中產(chǎn)生的約3M的濃度。然而，在約3M的濃度下，氫氧 根濃度微小的變化會(huì)顯著地降低氫氧化鋰電流效率。相反，在約2M的濃度附近，氫氧根濃度 微小的變化不會(huì)極大地影響氫氧化鋰電流效率，因此效率的任何改變一般可以歸因于從給 料的質(zhì)子轉(zhuǎn)移。 使用雙室池以不同的電流密度進(jìn)行各種運(yùn)行。圖3-5為涉及表1總結(jié)的實(shí)驗(yàn)的圖：圖3A-3D涉及第856-96號(hào)實(shí)驗(yàn)；圖4A-4D涉及第856-99號(hào)實(shí)驗(yàn)；而圖5A-5D涉及第879-1號(hào)實(shí)驗(yàn)。下 文討論了使用雙室池的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和這些運(yùn)行的過(guò)程的方面。 例如圖3A中顯示的，隨著各個(gè)運(yùn)行的進(jìn)行，鋰離子和鈉離子從給料中移出。隨著水從給 料中移出，硫酸根離子濃度從約1.7M濃縮至高達(dá)約2.3M，隨著鋰離子從給料中轉(zhuǎn)出，給料中 鋰離子與硫酸根離子的比例從大于約2(電解開始時(shí))變?yōu)樾∮诩s1(結(jié)束時(shí)）。在該運(yùn)行中， 進(jìn)行了略大于約50%的轉(zhuǎn)化，使得最終的陽(yáng)極電解質(zhì)溶液僅含有亞硫酸氫鋰和少量的硫 酸。 在運(yùn)行期間定期采集兩個(gè)室的樣品并評(píng)估電流效率。圖3B顯示陰極電解液中氫氧根生 產(chǎn)的累積電流效率和陽(yáng)離子從給料的損失。如顯示的，在約35%轉(zhuǎn)化處采集的樣品和約 45%轉(zhuǎn)化處采集的樣品之間，電流效率開始下降。雖然累積電流效率的改變看起來(lái)微小，但 增加的電流效率的改變(未顯示)是極大的。這種變化似乎是當(dāng)測(cè)量的給料pH值達(dá)到約0.6 時(shí)出現(xiàn)的。 在更高電流密度下的運(yùn)行具有類似的趨勢(shì)，表1提供使用約3kA/m2(第856-96號(hào)實(shí)驗(yàn)）、 約4kA/m2(第856-99號(hào)實(shí)驗(yàn))和約5kA/m2(第879-1號(hào)實(shí)驗(yàn)）的電流密度進(jìn)行的三次運(yùn)行的結(jié) 果。所述運(yùn)行的氫氧根的電流效率在運(yùn)行的起始部分接近約80%。對(duì)于使用更高電流密度 進(jìn)行的運(yùn)行，電流效率開始下降的點(diǎn)似乎在稍后（即在更高的轉(zhuǎn)化處）出現(xiàn)。 表1:使用硫酸鋰給料的雙室運(yùn)行的特征。
圖4A中顯示了使用4kA/m2的電流密度的運(yùn)行的電壓分布。在大部分運(yùn)行中的電壓起始 較高并隨著運(yùn)行的進(jìn)行降低。在圖4A中，經(jīng)過(guò)運(yùn)行的過(guò)程，氫氧根濃度從約1.9M增大至約 2.4M，這減小了陰極電解液室的電壓降。 所構(gòu)建的ICI FM-01池具有約7mm的電極/膜縫隙。在縫隙可以降低至約2mm的更大的商 業(yè)化的池中，當(dāng)使用約3M的包含氫氧化鋰的水溶液作為陰極電解質(zhì)溶液時(shí)，估計(jì)總的池電 壓會(huì)為約4.5-5V。因此，以約4kA/m 2的電流密度運(yùn)行的雙室膜電解過(guò)程的能耗會(huì)為約7kWh/ kg(LiOH于3M溶液中）。該能耗比得上觀測(cè)到的同時(shí)生產(chǎn)硫酸銨的三室池所需要的能耗，但 是該過(guò)程僅以約1.5kA/m 2的電流密度運(yùn)行。 如果在約3噸/小時(shí)LiOH設(shè)備中使用雙室池來(lái)轉(zhuǎn)化約40%的硫酸鋰，以約40011^/〇112的 電流密度運(yùn)行的池面積將會(huì)為約430m2。如本文討論的，然后可以通過(guò)三室池來(lái)處理剩余的 約60 %的硫酸鋰。在討論三室工作之后，下文中還將討論池面積的估算。 實(shí)施例2:使用轉(zhuǎn)化的硫酸鋰/硫酸氫鋰的三室膜電解池試驗(yàn) 雙室工作可用于由硫酸鋰溶液生產(chǎn)氫氧化鋰至約40%的轉(zhuǎn)化。由于可用的過(guò)程溶液的 量是小的，因此使用合成制備的硫酸氫鋰/硫酸鋰溶液進(jìn)行兩組初始運(yùn)行以適當(dāng)?shù)卮_定測(cè) 試條件。再次混合來(lái)自雙室工作的最終溶液，并通過(guò)加入一些氫氧化鋰來(lái)調(diào)整至已轉(zhuǎn)化約 42%的溶液。為了去除可能的氫氧根濃度的影響，將氫氧化鋰降至約2M。 A. 用于生產(chǎn)硫酸銨的N324/AHA三室池 之前的研究（US 61/636,869;US 61/755，151;US 61/788,292;PCT/CA2013/000398)中 使用的三室池被再次用于本研究的測(cè)試工作，并且包括Nafion N324陽(yáng)離子交換膜和Astom AHA陰離子交換膜。圖6A-D為涉及本實(shí)驗(yàn)的圖。本節(jié)段中討論了使用同時(shí)生產(chǎn)硫酸銨的三室 池的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和該過(guò)程的方面。 含有約1.64M LiHS〇4和約0.2M Li2S〇4(即約85%的硫酸氫根）的起始溶液以約200mA/ cm2的電流密度在池中運(yùn)行，并移出陰極電解液中的產(chǎn)生氫氧化鋰/氫氧化鈉的硫酸鋰以及 陽(yáng)極電解液中的硫酸銨(在pH值控制下向給料加入氨）。水從給料移出，但將另外的水加入 陽(yáng)極電解液和陰極電解液以基本上維持濃度，如圖6A所示。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的同時(shí)，硫酸根從給料 移出約93%。 在運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)榱蛩岣啾蠕嚫行У匾瞥?，因此給料pH(起始約0.6)升高，實(shí)驗(yàn) 結(jié)束時(shí)達(dá)到略高于約2,如圖6B所示。照此，整個(gè)運(yùn)行中，給料中的硫酸氫根的百分比降低， 直至大部分溶液以硫酸根形式存在。池電壓相當(dāng)恒定在約7V，直至臨近運(yùn)行結(jié)束(其中給料 開始耗盡）。 圖6C中顯示了對(duì)各個(gè)室測(cè)量的電流效率，其證實(shí)了硫酸根移出更加有效。氫氧根生產(chǎn) 效率為約72 %，而硫酸根移出為約114 %。高于100 %的硫酸根移出是由于這樣的計(jì)算，即， 假設(shè)"硫酸根"以硫酸根(S0A)轉(zhuǎn)移穿過(guò)膜，然而，在這些pH下，一些轉(zhuǎn)移必定為硫酸氫根 (HS〇4-)形式。 B. 用于生產(chǎn)硫酸的N324/FAB三室池 再次構(gòu)建三室電化學(xué)池，將Astom AHA膜替換為一片新的Fumatech FAB膜，并進(jìn)行類似 的測(cè)試，在陽(yáng)極電解液中產(chǎn)生硫酸。圖7A-D為涉及該實(shí)驗(yàn)的圖。在本節(jié)段中討論了使用同時(shí) 生產(chǎn)硫酸的三室池的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和該過(guò)程的方面。 在該實(shí)驗(yàn)中，將更多的水加入陽(yáng)極電解液以將硫酸濃度維持在低于約0.8M，如圖7A所 示。觀察到電流效率(圖7B)和給料pH(圖7C)有類似的趨勢(shì)。在這種情況下，由于使用了更低 的電流密度(約100mA/cm2)，僅有約73%的硫酸根移出，并且經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，相比實(shí)施例2節(jié) 段A中討論的實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)了更少的轉(zhuǎn)化。 雖然該測(cè)試的電流密度為之前測(cè)試電流密度的一半，但得到了類似的池電壓。在不希 望限于理論的情況下，這主要是由于FAB膜的高電阻。 這些測(cè)試中的氫氧根電流效率相比之前的研究(US 61/636,869;US 61/755，151;US 61/788,292;?〇7^42013/000398)低了約10%-15%。將所述池拆解并觀察到似24膜中的裂 縫。所述裂縫位于墊片區(qū)域并且不應(yīng)該引發(fā)問(wèn)題。在不希望限于理論的情況下，所述裂縫可 能是由于多次重構(gòu)建的塑料筐的輕度變形(在較高的溫度下)而形成的。使用一片新的N324 膜進(jìn)行了新的運(yùn)行，并略微提高了電流效率。將硫酸氫鋰/硫酸鋰溶液替換為更高pH值的硫 酸鋰溶液進(jìn)行最后的運(yùn)行，并且電流效率提高至接近正常。在不希望限于理論的情況下，更 低的給料pH似乎影響了三室生產(chǎn)。隨著給料pH的升高，電流效率并未顯著升高，這是已經(jīng)預(yù) 期的。 在不希望限于理論的情況下，例如氯-堿工業(yè)中已知的，給料中的鈣也可以引起效率的 損失。 因此顯示，包括雙室和三室膜電解池之組合的方法可用于將硫酸鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰。 雙室池對(duì)于制備氫氧根直至約40%的轉(zhuǎn)化是高效的。本測(cè)試也顯示，當(dāng)在三室池中處理所 得到的溶液時(shí)，氫氧根生產(chǎn)的電流效率出現(xiàn)了約10-15%的下降。觀察到同時(shí)生產(chǎn)硫酸銨或 硫酸的方法對(duì)于氫氧根的形成有類似的表現(xiàn)。 在雙室池中加工約40 %的鋰值顯著地降低了每小時(shí)3噸LiOH的生產(chǎn)所需的總池面積。 該方法的功率成本類似于以更高的約400mA/cm2的電流密度運(yùn)行的雙室池。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，使用更低的電流密度會(huì)降低功率，但會(huì)增大需要的池面積。 表2:各種方法的池面積和功率
[0001 ] kWh/kg LiOH，于3M溶液中 例如由于雙室池中使用的高電流密度，得到了對(duì)本系統(tǒng)的益處。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員將認(rèn)識(shí)到在這些電流密度下，DSA-02陽(yáng)極的壽命縮短。 本研究的方法中得到的氫氧根生產(chǎn)的更低的電流效率會(huì)略微增大三室過(guò)程的池面積。 然而，這種低效假定當(dāng)溶液從雙室系統(tǒng)送至運(yùn)行三室池的不同的系統(tǒng)時(shí)溶液的連續(xù)處理。 或者，兩種類型的池可以流出相同的溶液，因此方法可以以任何需要的pH運(yùn)行，并且溶液的 pH可以升高或降低，例如，通過(guò)改變一個(gè)池或另一個(gè)池處理的百分比。例如，如果需要降低 pH，則可以增加雙室池的電流密度和/或降低三室池的電流密度。在使用Fumatech FAB膜生 成硫酸的情況下，會(huì)將pH控制在約1.5，以便例如保持FAB膜導(dǎo)電并使質(zhì)子轉(zhuǎn)移最小化。 在使用Astom AHA的硫酸銨生產(chǎn)的情況下，在之前的研究中報(bào)導(dǎo)的問(wèn)題之一是阻止給 料pH值升高（因?yàn)榭列詨A電流效率遠(yuǎn)低于硫酸根移出）。本方法中使用的雙室池可以用于將 總的給料pH維持在低得多的pH。 兩種方法（即雙室方法和三室方法)的組合還可允許更好地利用給料溶液，因?yàn)楦罅?的水被從給料中去除，這可能允許更連續(xù)的操作。 已經(jīng)關(guān)于具體實(shí)例來(lái)描述本公開。該描述意圖幫助理解本公開，而非限制它的范圍。對(duì) 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，在不脫離如本文所述的本公開的范圍的情況下，可對(duì) 本公開進(jìn)行各種修改，并且本文件意圖涵蓋這樣的修改。 因此觀察到，通過(guò)利用高電流效率以及需要低的總的池面積，本公開的方法和系統(tǒng)對(duì) 于以低成本將Li2S〇4和/或LiHS〇4轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)iOH是有效的。發(fā)現(xiàn)通過(guò)將雙室單極或雙極膜電解 方法與雙室單極或雙極膜電解方法組合，此類較高的電流效率是可能的，由此導(dǎo)致這樣的 在電流和空間方面的節(jié)約。 所有公開文本、專利和專利申請(qǐng)通過(guò)引用以相同的程度整體并入本文，如同各個(gè)公開 文本、專利或?qū)＠暾?qǐng)被明確且單獨(dú)地表明通過(guò)引用整體并入。當(dāng)發(fā)現(xiàn)本公開中的術(shù)語(yǔ)與 通過(guò)引用并入本文的文件定義不同時(shí)，將本文中提供的定義作為該術(shù)語(yǔ)的定義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包含所述硫酸鋰和/或硫 酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行包括雙室膜過(guò)程的第一電膜過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和 第一富含氫氧化鋰的水性流;以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行包括三 室膜過(guò)程的第二電膜過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一電膜過(guò)程中，用于制備氫氧化鋰的所述硫 酸鋰和/或硫酸氫鋰的轉(zhuǎn)換被進(jìn)行至預(yù)先確定的程度。3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第一電膜過(guò)程包括雙室單極或雙極膜電解過(guò) 程。4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程在包含通過(guò)陽(yáng)離子 交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室的第一電化學(xué)池中進(jìn)行。5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述陽(yáng)離子交換膜包含全氟化的磺酸。6. 如權(quán)利要求4或5所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程中，將包含硫 酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性流引入所述陽(yáng)極電解液室，將所述第一鋰減少的水性流從所述 陽(yáng)極電解液室移出，并將所述第一富含氫氧化鋰的水性流從所述陰極電解液室移出。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程中，所述硫酸鋰 和/或硫酸氫鋰至氫氧化鋰的轉(zhuǎn)化被進(jìn)行到直至氫氧根的電流效率不再被至少基本上維 持，從而所述電流效率降低。8. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程中，所述硫酸鋰 和/或硫酸氫鋰至氫氧化鋰的轉(zhuǎn)化被進(jìn)行到直至所述陽(yáng)極電解液室的pH為約0.4至約1.0的 值。9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程中，所述硫酸鋰 和/或硫酸氫鋰至氫氧化鋰的轉(zhuǎn)化被進(jìn)行到直至所述陽(yáng)極電解液室的pH為約0.5至約0.7的 值。10. 如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的 所述陰極電解液室中，氫氧化鋰被至少基本上維持在約2M至約4M的濃度。11. 如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的 所述陰極電解液室中，氫氧化鋰被至少基本上維持在約3M的濃度。12. 如權(quán)利要求6至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，在約20°C至約100°C的溫度下，將所述包含硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性流引入所述陽(yáng) 極電解液室。13. 如權(quán)利要求6至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，在約80°C的溫度下，將所述包含硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性流引入所述陽(yáng)極電解液 室。14. 如權(quán)利要求6至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，在約60°C至約85°C的溫度下，將所述第一鋰減少的水性流從所述陽(yáng)極電解液室移出。15. 如權(quán)利要求6至13中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，在約60°C的溫度下，將所述第一鋰減少的水性流從所述陽(yáng)極電解液室移出。16. 如權(quán)利要求4至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，所述第一電化學(xué)池的溫度被至少基本上維持在約60°C至約85°C的值。17. 如權(quán)利要求4至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，所述第一電化學(xué)池的溫度被至少基本上維持在約80°C的值。18. 如權(quán)利要求3至17中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電流密度被至少基本上維持在約〇. 5kA/m2至約6kA/m2的值。19. 如權(quán)利要求3至17中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電流密度被至少基本上維持在約3kA/m 2至約5kA/m2的值。20. 如權(quán)利要求3至17中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電流密度被至少基本上維持在約4kA/m 2的值。21. 如權(quán)利要求3至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電壓被至少基本上維持在約3V至約8V的值。22. 如權(quán)利要求3至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電壓被至少基本上維持在約5V至約10V的值。23. 如權(quán)利要求3至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電壓被至少基本上維持在約4V至約6V的值。24. 如權(quán)利要求4至23中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一電化學(xué)池具有約200m2至約 2000m2的池面積。25. 如權(quán)利要求4至23中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一電化學(xué)池具有約400m2至約 500m2的池面積。26. 如權(quán)利要求1至25中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二電膜過(guò)程包括三室單極或雙 極膜電解過(guò)程。27. 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程在包含通過(guò)陰離 子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與所述中央室隔開的陰 極電解液室的第二電化學(xué)池中進(jìn)行。28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述陽(yáng)離子交換膜包含磺化的聚四氟乙烯。29. 如權(quán)利要求27或28所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，將所述 第一鋰減少的水性流引入所述中央室，將所述第二鋰減少的水性流從所述中央室移出，并 將所述第二富含氫氧化鋰的水性流從所述陰極電解液室移出。30. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程還包括在所述陽(yáng) 極電解液室中產(chǎn)生硫酸，并將含硫酸的水性流從所述陽(yáng)極電解液室移出。31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，所述陰離子 交換膜為質(zhì)子阻擋膜。32. 如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述質(zhì)子阻擋膜為Fumatch FAB。33. 如權(quán)利要求30至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陽(yáng)極電解液室中，所述硫酸被至少基本上維持在約〇. 1M至約2M的硫酸濃度。34. 如權(quán)利要求30至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陽(yáng)極電解液室中，所述硫酸被至少基本上維持在小于或等于約0.7M至約1.2M的硫酸 濃度。35. 如權(quán)利要求30至32中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陽(yáng)極電解液室中，所述硫酸被至少基本上維持在小于或等于約0.8M的硫酸濃度。36. 如權(quán)利要求30至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室膜電解過(guò)程的所述陰極 電解液室中，所述氫氧化鋰被至少基本上維持在約1M至約3M的濃度。37. 如權(quán)利要求30至35中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室膜電解過(guò)程的所述陰極 電解液室中，所述氫氧化鋰被至少基本上維持在約2M的濃度。38. 如權(quán)利要求30至37中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，在約40°C至約85°C的溫度下，將所述第一鋰減少的水性流引入所述中央室。39. 如權(quán)利要求30至37中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，在約60°C的溫度下，將所述第一鋰減少的水性流引入所述中央室。40. 如權(quán)利要求30至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，在約40°C至約80°C的溫度下，將所述第二鋰減少的水性流從所述陽(yáng)極電解液室移出。41. 如權(quán)利要求30至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，在約60°C的溫度下，將所述第二鋰減少的水性流從所述陽(yáng)極電解液室移出。42. 如權(quán)利要求30至39中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，所述第二電化學(xué)池的溫度被至少基本上維持在約50°C至約70°C的值。43. 如權(quán)利要求30至41中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，所述第二電化學(xué)池的溫度被至少基本上維持在約60°C的值。44. 如權(quán)利要求30至43中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電流密度被至少基本上維持在約〇. 5kA/m2至約5kA/m2的值。45. 如權(quán)利要求30至43中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電流密度被至少基本上維持在約1 kA/m2至約1 kA/m2的值。46. 如權(quán)利要求30至45中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電壓被至少基本上維持在約5V至約9V的值。47. 如權(quán)利要求30至45中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 中，電壓被至少基本上維持在約6V至約8V的值。48. 如權(quán)利要求30至47中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二電化學(xué)池具有約1000m2至約 4000m 2的池面積。49. 如權(quán)利要求30至47中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第二電化學(xué)池具有約2000m2至約 3000m 2的池面積。50. 如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程還包括將氨引入 所述陽(yáng)極電解液室，在所述陽(yáng)極電解液室中產(chǎn)生硫酸銨，并將含硫酸銨的水性流從所述陽(yáng) 極電解液室移出。51. 如權(quán)利要求50所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，所述陰離子 交換膜不為質(zhì)子阻擋膜。52. 如權(quán)利要求51所述的方法，其中所述陰離子交換膜為Astom AHA膜。53. 如權(quán)利要求50至52中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陽(yáng)極電解液室中，所述硫酸銨被至少基本上維持在約0.5M至約4M的硫酸銨濃度。54. 如權(quán)利要求50至52中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陽(yáng)極電解液室中，所述硫酸銨被至少基本上維持在約3M的硫酸銨濃度。55. 如權(quán)利要求50至54中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陰極電解液室中，所述氫氧化鋰被至少基本上維持在約1M至約3M的濃度。56. 如權(quán)利要求50至54中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陰極電解液室中，所述氫氧化鋰被至少基本上維持在約2M的濃度。57. 如權(quán)利要求1至56中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括將所述第二鋰減少的 水性流的至少一部分再循環(huán)至所述第一電膜過(guò)程。58. 如權(quán)利要求69所述的方法，其中當(dāng)在所述第二電膜過(guò)程中，所述第二電化學(xué)池的所 述中央室的pH達(dá)到約2至約12的值時(shí)，將所述第二鋰減少的水性流再循環(huán)至所述第一電膜 過(guò)程。59. 如權(quán)利要求69所述的方法，其中當(dāng)在所述第二電膜過(guò)程中，所述第二電化學(xué)池的所 述中央室的pH達(dá)到約3至約10的值時(shí)，將所述第二鋰減少的水性流再循環(huán)至所述第一電膜 過(guò)程。60. 如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述方法還包括將所述再循環(huán)的第二鋰減少的水 性流進(jìn)行所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，直至所述陽(yáng)極電解液室的pH為約0.5至約0.8的 值，然后將所述第一鋰減少的水性流再進(jìn)行所述第二電膜過(guò)程。61. 如權(quán)利要求60所述的方法，其中至少基本上維持所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陽(yáng)極電解液室的pH和/或所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程的所述中央室的pH。62. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中通過(guò)調(diào)整所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的電流 密度、所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程的電流密度、所述第一鋰減少的水性流的流動(dòng)速率 和所述第二鋰減少的水性流的流動(dòng)速率中的至少一種來(lái)至少基本上維持pH。63. 如權(quán)利要求2至62中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述預(yù)先確定的程度包括消耗所述水 性組合物中包含的所述硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的約30%至約60%。64. 如權(quán)利要求2至62中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述預(yù)先確定的程度包括消耗所述水 性組合物中包含的所述硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的約35%至約45%。65. 如權(quán)利要求2至62中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述預(yù)先確定的程度包括消耗所述水 性組合物中包含的所述硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的約38%至約42%。66. 如權(quán)利要求2至62中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述水性組合物包含硫酸鋰，并且其 中所述預(yù)先確定的程度包括消耗所述水性組合物中包含的所述硫酸鋰的約30%至約50%。67. 如權(quán)利要求2至62中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述水性組合物包含硫酸鋰，并且其 中所述預(yù)先確定的程度包括消耗所述水性組合物中包含的所述硫酸鋰的約35%至約45%。68. 如權(quán)利要求2至62中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述水性組合物包含硫酸鋰，并且其 中所述預(yù)先確定的程度包括消耗所述水性組合物中包含的所述硫酸鋰的約38%至約42%。69. 制備氫氧化鋰的方法，所述方法包括： 在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將所述包含硫酸鋰和/或硫 酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第一鋰減少的水性流和第一 富含氫氧化鋰的水性流，所述電解過(guò)程在包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的 陽(yáng)極電解液室的第一電化學(xué)池中進(jìn)行；以及 在適于制備至少另一部分氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單 極或雙極膜電解過(guò)程，并獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流，所述電 解過(guò)程在包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而 與所述中央室隔開的陰極電解液室的第二電化學(xué)池中進(jìn)行。70. 如權(quán)利要求69所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程中，消耗所述硫 酸鋰和/或硫酸氫鋰以制備氫氧化鋰進(jìn)行至預(yù)先確定的程度。71. 如權(quán)利要求69或70所述的方法，其中在所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程中，將包含 硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性流引入所述陽(yáng)極電解液室，將所述第一鋰減少的水性流從所 述陽(yáng)極電解液室移出，并且將所述第一富含氫氧化鋰的水性流從所述陰極電解液室移出； 以及 在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，將所述第一鋰減少的水性流引入所述中央室， 將所述第二鋰減少的水性流從所述中央室移出，并且將所述第二富含氫氧化鋰的水性流從 所述陰極電解液室移出。72. 如權(quán)利要求71所述的方法，其中所述方法還包括將所述第二鋰減少的水性流的至 少一部分再循環(huán)至所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程。73. 如權(quán)利要求72所述的方法，其中當(dāng)在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，所述第二 電化學(xué)池的所述中央室的pH達(dá)到約3至約10的值時(shí)，將所述第二鋰減少的水性流再循環(huán)至 所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程。74. 如權(quán)利要求73所述的方法，其中當(dāng)在所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程中，所述第二 電化學(xué)池的所述中央室的pH達(dá)到約5至約8的值時(shí)，將所述第二鋰減少的水性流再循環(huán)至所 述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程。75. 如權(quán)利要求74所述的方法，其中所述方法還包括將所述再循環(huán)的第二鋰減少的水 性流進(jìn)行所述第一電膜過(guò)程，直至所述陽(yáng)極電解液室的pH為約0.5至約0.8的值，然后將所 述第一鋰減少的水性流再進(jìn)行所述第二電膜過(guò)程。76. 如權(quán)利要求75所述的方法，其中至少基本上維持所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程 的所述陽(yáng)極電解液室的pH和/或所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程的所述中央室的pH。77. 如權(quán)利要求76所述的方法，其中通過(guò)調(diào)整所述雙室單極或雙極膜電解過(guò)程的電流 密度、所述三室單極或雙極膜電解過(guò)程的電流密度、所述第一鋰減少的水性流的流動(dòng)速率 和所述第二鋰減少的水性流的流動(dòng)速率中的至少一種來(lái)至少基本上維持pH。78. 如權(quán)利要求1至77中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括將所述第二富含氫氧 化鋰的水性流的至少一部分再循環(huán)至所述第一電膜過(guò)程。79. 如權(quán)利要求1至78中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法作為連續(xù)過(guò)程操作。80. 如權(quán)利要求1至78中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法作為半連續(xù)過(guò)程操作。81. 如權(quán)利要求4至80中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括將第一含氫的流從所 述第一電化學(xué)池的所述陰極電解液室移出。82. 如權(quán)利要求4至81中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括將第二含氫的流從所 述第二電化學(xué)池的所述陰極電解液室移出。83. 如權(quán)利要求4至82中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括將第一含氧的流從所 述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室移出。84. 如權(quán)利要求4至83中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法還包括將第二含氧的流從所 述第二電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室移出。85. 制備氫氧化鋰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 第一電化學(xué)池，其對(duì)于在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包 含所述硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行雙室單極或雙極膜電解過(guò)程，以獲得第一 鋰減少的水性流和第一富含氫氧化鋰的水性流是有效的，所述第一電化學(xué)池界定通過(guò)陽(yáng)離 子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極， 并被規(guī)格化以接收第一鋰減少的水性流，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極，并被 規(guī)格化以接收所述第一富含氫氧化鋰的水性流； 第二電化學(xué)池，其對(duì)于在適于將所述第一鋰減少的水性流中包含的所述硫酸鋰和/或 硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行三室單極或雙極膜電 解過(guò)程，以獲得第二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流是有效的，所述第二電 化學(xué)池界定通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與 所述中央室隔開的陰極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極，并被規(guī)格化以接 收所述第二鋰減少的水性流，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極，并被規(guī)格化以接 收所述第二富含氫氧化鋰的水性流;以及 裝置，其用于將所述第一鋰減少的水性流從所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室傳 輸至所述第二電化學(xué)池的所述中央室。86. 如權(quán)利要求85所述的系統(tǒng)，其中用于將所述第一鋰減少的水性流從所述第一電化 學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室傳輸至所述第二電化學(xué)池的所述中央室的所述裝置，對(duì)于將未轉(zhuǎn) 化的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從所述第二電化學(xué)池的所述中央室傳輸至所述第一電化學(xué)池的 所述陽(yáng)極電解液室是有效的。87. 如權(quán)利要求85或86所述的系統(tǒng)，其還包含用于將所述第二鋰減少的水性流從所述 第二電化學(xué)池的所述陰極電解液室傳輸至所述第二電化學(xué)池的所述陰極電解液室的裝置。88. 如權(quán)利要求85至87中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一電化學(xué)池中的所述陽(yáng)極電 解液室還包含至少一個(gè)用于接收包含硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性流的入口。89. 如權(quán)利要求85至88中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一電化學(xué)池中的所述陽(yáng)極電 解液室還包含至少一個(gè)用于排出所述第一鋰減少的水性流的出口。90. 如權(quán)利要求85至89中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一電化學(xué)池中的所述陽(yáng)極電 解液室還包含至少一個(gè)用于排出第一含氧的流的出口。91. 如權(quán)利要求85至90中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一電化學(xué)池中的所述陰極電 解液室還包含至少一個(gè)用于排出所述第一富含氫氧化鋰的水性流的出口。92. 如權(quán)利要求85至91中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一電化學(xué)池中的所述陰極電 解液室還包含至少一個(gè)用于接收所述第二富含氫氧化鋰的水性流的入口。93. 如權(quán)利要求85至92中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一電化學(xué)池中的所述陰極電 解液室還包含至少一個(gè)用于排出第一含氫的流的出口。94. 如權(quán)利要求85至93中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二電化學(xué)池中的所述陽(yáng)極電 解液室對(duì)于制備硫酸是有效的，并且所述第二電化學(xué)池還包含至少一個(gè)用于排出含硫酸的 水性流的出口。95. 如權(quán)利要求85至94中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述電化學(xué)池中的所述陽(yáng)極電解液 室還包含至少一個(gè)用于接收包含氨的流的入口；所述第二電化學(xué)池中的所述陽(yáng)極電解液室 對(duì)于制備硫酸銨是有效的，并且所述第二電化學(xué)池還包含至少一個(gè)用于排出含硫酸銨的水 性流的出口。96. 如權(quán)利要求85至95中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二電化學(xué)池中的所述陽(yáng)極電 解液室還包含至少一個(gè)用于排出第二含氧的流的出口。97. 如權(quán)利要求85至96中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二電化學(xué)池中的所述陰極電 解液室還包含至少一個(gè)用于排出所述第二富含氫氧化鋰的水性流的出口。98. 如權(quán)利要求85至97中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二電化學(xué)池中的所述陰極電 解液室還包含至少一個(gè)用于排出第二含氫的流的出口。99. 如權(quán)利要求85至98中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二電化學(xué)池中的所述中央室 還包含至少一個(gè)用于接收所述第一鋰減少的水性流的入口。100. 如權(quán)利要求85至99中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二電化學(xué)池中的所述中央室 還包含至少一個(gè)用于排出所述第二鋰減少的水性流的出口。101. 如權(quán)利要求85至100中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中用于傳輸?shù)乃鲅b置包含栗與管 道的組合。102. 如權(quán)利要求85至101中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包含用于將所述第一 鋰減少的水性流從所述第一電化學(xué)池傳輸至所述第二電化學(xué)池的第一管道。103. 如權(quán)利要求85至102中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包含用于將所述第二 鋰減少的水性流從所述第二電化學(xué)池傳輸至所述第一電化學(xué)池的第二管道。104. 如權(quán)利要求85至103中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)還包含用于將所述第二 富含氫氧化鋰的水性流從所述第二電化學(xué)池傳輸至所述第一電化學(xué)池的第三管道。105. 如權(quán)利要求85至104中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一電化學(xué)池還包含用于測(cè) 量所述陽(yáng)極電解液室的pH的裝置，并且所述系統(tǒng)被配置為當(dāng)所述陽(yáng)極電解液室的pH低于預(yù) 先確定的值時(shí)，將所述第一鋰減少的水性流從所述第一電化學(xué)池傳輸至所述第二電化學(xué) 池。106. 如權(quán)利要求85至105中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第二電化學(xué)池還包含用于測(cè) 量所述中央室的pH的裝置，并且所述系統(tǒng)被配置為當(dāng)所述中央室的pH高于預(yù)先確定的值 時(shí)，將未轉(zhuǎn)化的硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從所述第二電化學(xué)池的所述中央室傳輸至所述第一 電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室。107. 如權(quán)利要求85至106中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一電化學(xué)池還包含用于測(cè) 量所述第二電化學(xué)池的所述陰極電解液室中氫氧化鋰的濃度的裝置，并且所述系統(tǒng)被配置 為將所述第二富含氫氧化鋰的水性流從所述第二電化學(xué)池的所述陰極電解液室傳輸至所 述第一電化學(xué)池的所述陰極電解液室。108. 如權(quán)利要求85至107中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置為作為連續(xù)過(guò)程 操作。109. 如權(quán)利要求85至108中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被配置為作為半連續(xù)過(guò) 程操作。110. 制備氫氧化鋰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于接收硫酸鋰和/或硫酸氫鋰并將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的雙室單極或雙極膜電解池， 所述池包含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室 包含至少一個(gè)陽(yáng)極和至少一個(gè)pH計(jì)，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極； 用于接收硫酸鋰和/或硫酸氫鋰并將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的三室單極或雙極膜電解池， 所述池包含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與 所述中央室隔開的陰極電解液室，所述中央室包含至少一個(gè)pH計(jì)，所述陽(yáng)極電解液室包含 至少一個(gè)陽(yáng)極，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極；以及 所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室與所述第二電化學(xué)池的所述中央室彼此流體 流動(dòng)連通，以當(dāng)所述陽(yáng)極電解液室的pH低于預(yù)先確定的值時(shí)，將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從所 述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室傳輸至所述第二電化學(xué)池的所述中央室，并且當(dāng)所述 第二電化學(xué)池的所述中央室的pH高于預(yù)先確定的值時(shí)，將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從所述第 二電化學(xué)池的所述中央室傳輸至所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室。111. 如權(quán)利要求110所述的系統(tǒng)，其中借助于栗和管道，所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極 電解液室與所述第二電化學(xué)池的所述中央室彼此流體流動(dòng)連通。112. 如權(quán)利要求110所述的系統(tǒng)，其中借助于栗和管道，所述第二電化學(xué)池的所述陰極 電解液室與所述第一電化學(xué)池的所述陰極電解液室彼此流體流動(dòng)連通。113. 制備氫氧化鋰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 第一電化學(xué)池，其對(duì)于在適于將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將包 含硫酸鋰和/或硫酸氫鋰的水性組合物進(jìn)行電膜過(guò)程，以獲得第一鋰減少的水性流和第一 富含氫氧化鋰的水性流是有效的，所述第一電化學(xué)池界定通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解 液室隔開的陽(yáng)極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極，并被規(guī)格化以接收第一 鋰減少的水性流，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極，并被規(guī)格化以接收所述第一 富含氫氧化鋰的水性流； 第二電化學(xué)池，其對(duì)于在適于將所述第一鋰減少的水性流中包含的所述硫酸鋰和/或 硫酸氫鋰轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的條件下，將所述第一鋰減少的水性流進(jìn)行電膜過(guò)程，以獲得第 二鋰減少的水性流和第二富含氫氧化鋰的水性流是有效的，所述第二電化學(xué)池界定通過(guò)陰 離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與所述中央室隔開的 陰極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè)陽(yáng)極，并被規(guī)格化以接收所述第二鋰減少 的水性流，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極，并被規(guī)格化以接收所述第二富含氫 氧化鋰的水性流；以及 裝置，其用于將所述第一鋰減少的水性流從所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室傳 輸至所述第二電化學(xué)池的所述中央室。114. 制備氫氧化鋰的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 用于接收硫酸鋰和/或硫酸氫鋰并將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的雙室電膜過(guò)程池，所述池包 含通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與陰極電解液室隔開的陽(yáng)極電解液室，所述陽(yáng)極電解液室包含至少 一個(gè)陽(yáng)極和至少一個(gè)pH計(jì)，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極； 用于接收硫酸鋰和/或硫酸氫鋰并將其轉(zhuǎn)化為氫氧化鋰的三室電膜過(guò)程池，所述池包 含通過(guò)陰離子交換膜而與中央室隔開的陽(yáng)極電解液室和通過(guò)陽(yáng)離子交換膜而與所述中央 室隔開的陰極電解液室，所述中央室包含至少一個(gè)pH計(jì)，所述陽(yáng)極電解液室包含至少一個(gè) 陽(yáng)極，并且所述陰極電解液室包含至少一個(gè)陰極；以及 所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室與所述第二電化學(xué)池的所述中央室彼此流體 流動(dòng)連通，以便當(dāng)所述陽(yáng)極電解液室的pH低于預(yù)先確定的值時(shí)，將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從 所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室傳輸至所述第二電化學(xué)池的所述中央室，并且當(dāng)所 述第二電化學(xué)池的所述中央室的pH高于預(yù)先確定的值時(shí)，將硫酸鋰和/或硫酸氫鋰從所述 第二電化學(xué)池的所述中央室傳輸至所述第一電化學(xué)池的所述陽(yáng)極電解液室。115. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一電膜過(guò)程為電解。116. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一電膜過(guò)程為電滲析。117. 如權(quán)利要求1、115或116所述的方法，其中所述第二電膜過(guò)程為電解。118. 如權(quán)利要求1、115或116所述的方法，其中所述第二電膜過(guò)程為電滲析。
【文檔編號(hào)】C25B1/16GK105849317SQ201480070316
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年10月23日
【發(fā)明人】珍-弗朗索瓦·馬尼安, 蓋伊·布拉薩, 蓋理·皮爾斯, 彼得·西蒙斯, J·大衛(wèi)·亨德爾斯, 吉納維芙·克萊頓
【申請(qǐng)人】?jī)?nèi)瑪斯卡鋰公司