一、鈦系鋰吸附劑微球定義
鈦系鋰吸附劑微球就是由是一種以鈦的化合物(如鈦氧化物、鈦酸鹽等)為主要活性成分,通過化學合成或物理加工形成的微米級球形顆粒材料。其結(jié)構(gòu)通常具有高比表面積、多孔性或?qū)訝钐匦裕軌蛲ㄟ^離子交換或選擇性吸附機制高效捕獲溶液中的鋰離子(Li?)。微球的形態(tài)設(shè)計(如粒徑均勻、機械強度高)使其適用于工業(yè)吸附分離工藝(如填充床或流動床系統(tǒng))。
二、鈦系鋰吸附劑微球的作用
1. 高效選擇性吸附鋰離子
鈦基材料對鋰離子具有高選擇性(尤其是從高濃度鈉、鎂、鉀等共存離子的鹽湖鹵水或海水中),其晶體結(jié)構(gòu)或表面官能團可特異性識別并吸附Li?,降低雜質(zhì)干擾。
2. 鹽湖提鋰的核心材料
用于從低鋰濃度、高雜質(zhì)鹽湖鹵水中富集鋰,解決傳統(tǒng)蒸發(fā)法周期長、效率低的問題,大幅提升鋰資源回收率。
3. 循環(huán)利用與環(huán)保性
吸附-解吸過程可逆性強,微球經(jīng)酸洗或水洗后可重復(fù)使用,減少化學試劑消耗,降低環(huán)境污染。
4. 工業(yè)化適配性
微球形態(tài)便于填充吸附柱,保證溶液流通性,適合連續(xù)化、規(guī)?;徜嚬に?,降低設(shè)備堵塞風險。
5. 應(yīng)對復(fù)雜鋰資源開發(fā)
適用于海水提鋰、地熱鹵水提鋰及廢舊鋰電池中鋰的回收,拓展鋰資源獲取途徑。
三、制備流程工藝
1. 預(yù)處理與混合
鈦源分散:將鈦源與表面活性劑按比例加入去離子水,超聲分散 30分鐘,形成均勻膠體溶液(混合液A)。
鋰源活化:將鋰源溶解于乙醇中,加入氟摻雜劑或金屬鹽,攪拌 1小時 形成前驅(qū)體溶液B。
2. 滴定反應(yīng)控制
采用微球成型儀MS-1逐滴添加:將溶液B以 1~3 mL/min 速率利用微球成型儀精確滴定法逐滴加入混合液A中,同時以磁力攪拌(轉(zhuǎn)速 500 rpm)保持混合均勻。
動態(tài)pH調(diào)控:通過在線pH計實時監(jiān)測,用氨水或硝酸調(diào)節(jié)至目標值,避免局部過濃導(dǎo)致微球團聚。
溫度梯度控制:滴定過程分兩階段:
低溫段(25~40℃):促進鈦氧簇與鋰離子的初步配位,形成納米晶核。
升溫段(60~80℃):加速晶化,形成多孔微球結(jié)構(gòu)。
3. 后處理與活化
水熱老化:滴定完成后轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜, 120℃水熱反應(yīng)6小時,增強微球穩(wěn)定性。
酸洗活化:用 0.1~0.5 mol/L鹽酸 浸泡 12~24小時,去除表面殘留鋰離子,暴露活性吸附位點。
干燥與燒結(jié):
超臨界CO?干燥:在 35 MPa、40℃ 條件下脫水,保留多孔結(jié)構(gòu)。
高溫煅燒: 700~800℃空氣氣氛中煅燒2~4小時,形成銳鈦礦型Li?TiO?骨架。