权利要求
1.一种改性
铝系吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)前驱体的制备：将硝酸铝与硝酸
锂溶于去离子水中，搅拌混合后加入尿素，搅拌得到混合溶液;将所述混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，进行水热反应，骤冷后离心、洗涤，得到锂铝层状双氢氧化物前驱体;
2)干燥处理：将前驱体干燥，研磨后获得所述改性铝系吸附剂LiAl-LDHs。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述硝酸铝与硝酸锂的质量比为1:1～3:1。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述尿素与硝酸铝、硝酸锂总质量的比为0.5:1～1:1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述搅拌温度为20～30℃，时间为4～6小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述水热反应温度为100～140℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述水热反应时间为12～36小时。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中干燥温度为60～100℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中干燥时间为8～24小时。
9.按照权利要求 1～8中任意一项所述的制备方法制备的性铝系吸附剂在盐湖卤水提锂中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，方法如下：在盐湖卤水中加入权利要求1-9任一项所述的改性铝系吸附剂，振荡吸附锂离子。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及
湿法冶金技术领域，尤其涉及一种改性铝系吸附剂的制备方法及其应用。
背景技术
[0002]锂作为新能源、电子及
储能领域的核心战略资源，其高效提取技术对我国能源转型与产业发展至关重要。全球锂资源约60%赋存于盐湖卤水中，我国青海、西藏等地的盐湖卤水锂储量丰富，但普遍存在镁锂比高、杂质离子复杂等问题，导致传统沉淀法、溶剂萃取法分离效率低、成本高昂。吸附法因选择性高、操作简便、环境友好等优势，成为盐湖提锂的重要技术方向，但其工业化应用仍受限于吸附剂性能不足及工艺瓶颈。因此开发一种低成本、高稳定性、高选择性的吸附剂对盐湖提锂产业至关重要。
[0003]目前，铝系吸附剂因对锂的高选择性受到关注，但其主流制备方法存在显著缺陷如下：制备工艺复杂、吸附剂结构存在缺陷、锂解吸困难、再生性能差、吸附动力学效率低，等缺点，并且现有负载分子筛、掺杂改性等改进技术虽可提升吸附容量，但普遍引入高温煅烧、模板剂造孔等复杂工艺，进一步增加成本并可能破坏材料稳定性，因此，开发一种工艺简单、吸附性能优异且易于再生的铝系吸附剂制备方法，成为盐湖提锂领域亟待解决的技术难题。
[0004]本发明基于上述问题，提出一种尿素水热法制备改性铝系吸附剂的技术方案，兼具高效性与工艺简便性，为盐湖卤水提锂提供了经济可行的解决方案。
发明内容
[0005]本发明针对现有铝系吸附剂制备工艺复杂、吸附容量低及解吸性能差等问题，提供一种基于尿素水热法的改性铝系吸附剂(LiAl-LDHs)制备方法及其在盐湖卤水提锂中的应用。
[0006]本发明采用的技术方案是：一种改性铝系吸附剂，制备方法包括如下步骤：
[0007]1)前驱体的制备：将硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)与硝酸锂(LiNO3)溶于去离子水中，搅拌混合后加入尿素，搅拌4～6小时，得到混合溶液;将所述混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，进行水热反应，骤冷后离心、洗涤，得到锂铝层状双氢氧化物前驱体;
[0008]2)干燥处理：将前驱体干燥，研磨后获得所述改性铝系吸附剂LiAl-LDHs。
[0009]进一步地，上述的一种改性铝系吸附剂，步骤 1)中，所述硝酸铝与硝酸锂的质量比为1:1～3:1。
[0010]进一步地，上述的一种改性铝系吸附剂，步骤 1)中，所述尿素与硝酸铝、硝酸锂总质量的比为0.5:1-1:1。
[0011]进一步地，上述的一种改性铝系吸附剂，步骤 1)中，所述搅拌温度为20～30℃。
[0012]进一步地，上述的一种改性铝系吸附剂，步骤 1)中，所述水热反应温度为100～140℃。
[0013]进一步地，上述的一种改性铝系吸附剂，步骤 1)中，所述水热反应时间为12～36小时。
[0014]进一步地，上述的一种改性铝系吸附剂，步骤 1)中，干燥温度为60～100℃。
[0015]进一步地，上述的一种改性铝系吸附剂，步骤 1)中，干燥时间为8～24小时。
[0016]按照上述的制备方法制备的性铝系吸附剂在盐湖卤水提锂中的应用。
[0017]上述的应用，方法如下：在盐湖卤水中加入上述的改性铝系吸附剂，振荡吸附锂离子。
[0018]本发明的有益效果是：
[0019]1. 本发明提供的改性铝系吸附剂及其制备方法，相较于现有铝系吸附剂制备技术工艺复杂、吸附容量低、解吸性能差等问题，通过尿素水热法制备改性铝系吸附剂的技术方案实现了铝系吸附剂在工艺及性能上的显著提高。
[0020]2. 本发明工艺流程简单，易于生产，与传统铝系吸附剂相比，具有解吸性能优异，循环稳定性强、吸附动力学高效、环境友好，成本低廉、选择性优异等优点，适用于我国盐湖卤水的锂资源开发，具有明显的社会效益和经济效益。
附图说明
[0021]图1为实施例 1改性铝系吸附剂的X射线衍射分析谱图。
[0022]图2为实施例 1 改性铝系吸附剂的扫描电子显微镜图像。
[0023]图3为实施例 1、2、3改性铝系吸附剂的红外光谱分析谱图。
具体实施方式
[0024]下面以具体的实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制，在不背
[0025]离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或者条件等所做修改或替换，均应涵盖
[0026]在本发明的权利要求范围当中。
[0027]实施例1
[0028](1)前驱体的制备
[0029]按照质量份数，将1份硝酸铝(Al(NO3) 3·9H2O)与1份硝酸锂(LiNO3)溶解于20份去离子水中，于20℃下搅拌30分钟，随后加入1份尿素，继续搅拌4小时。将混合液转移至200mL聚四氟乙烯反应釜中，于100℃水热反应12小时。反应结束后迅速骤冷至室温，离心分离，用去离子水洗涤至中性，得到锂铝层状双氢氧化物前驱体。
[0030](2)改性铝系吸附剂的制备
[0031]将前驱体置于60℃烘箱中干燥24小时，随后研磨至粒径小于200目，得到改性铝系吸附剂LiAl-LDHs-1。
[0032]其X射线衍射分析谱图如图1所示：水热所制备的铝盐吸附剂的XRD谱图与LiAl2(OH)7·xH2O的XRD谱图相匹配，这说明水热法所制备的铝盐吸附剂的有效成分为LiAl2(OH)7·xH2O锂铝层状氢氧化物。
[0033]其扫描电子显微镜图像如图2所示：可以看出通过水热法制备的LiAl-LDHs具有清晰层状结构堆积成球状，也可以看到其分散性也较好，并且结构清晰完整，这说明水热法制备的LiAl-LDHs结晶程度良好以及水热反应能制备出形貌更清晰、稳定的铝盐吸附剂。
[0034]其红外光谱分析谱图如图3所示：图中的767.52 cm-1，580.42 cm-1两个峰值的产生为金属-氧键以及氧-金属-氧键的振动即Al-O键与Al-O6八面体，这说明制备的为具有层状结构的LiAl-LDHs。
[0035]实施例2
[0036](1)前驱体的制备
[0037]按照质量份数，将2份硝酸铝(Al(NO3) 3·9H2O)与1份硝酸锂(LiNO3)溶解于20份去离子水中，于25℃下搅拌30分钟，随后加入2份尿素，继续搅拌5小时。将混合液转移至200mL聚四氟乙烯反应釜中，于120℃水热反应24小时。反应结束后迅速骤冷至室温，离心分离，用去离子水洗涤至中性，得到锂铝层状双氢氧化物前驱体。
[0038](2)改性铝系吸附剂的制备
[0039]将前驱体置于80℃烘箱中干燥12小时，随后研磨至粒径小于200目，得到改性铝系吸附剂LiAl-LDHs-2。
[0040]其红外光谱分析谱图如图3所示：图中的767.52 cm-1，580.42 cm-1两个峰值的产生为金属-氧键以及氧-金属-氧键的振动即Al-O键与Al-O6八面体，这说明制备的为具有层状结构的LiAl-LDHs。
[0041]实施例3
[0042](1)前驱体的制备
[0043]按照质量份数，将3份硝酸铝(Al(NO3) 3·9H2O)与1份硝酸锂(LiNO3)溶解于200份去离子水中，于30℃下搅拌30分钟，随后加入4份尿素，继续搅拌6小时。将混合液转移至200mL聚四氟乙烯反应釜中，于140℃水热反应36小时。反应结束后迅速骤冷至室温，离心分离，用去离子水洗涤至中性，得到锂铝层状双氢氧化物前驱体。
[0044](2)改性铝系吸附剂的制备
[0045]将前驱体置于100℃烘箱中干燥8小时，随后研磨至粒径小于200目，得到改性铝系吸附剂LiAl-LDHs-3。
[0046]其红外光谱分析谱图如图3所示：图中的767.52 cm-1，580.42 cm-1两个峰值的产生为金属-氧键以及氧-金属-氧键的振动即Al-O键与Al-O6八面体，这说明制备的为具有层状结构的LiAl-LDHs。
[0047]实施例4改性铝系吸附剂LiAl-LDHs在盐湖卤水提锂中的应用
[0048]取盐湖卤水(Mg/Li质量比=50:1，Li⁺浓度0.8 g/L)，将实施例1~3所得吸附剂按固液质量比1:100投加，25℃下振荡吸附12小时。吸附饱和后，用0.5 mol/L HCl溶液在室温下解吸2小时。
[0049]测试结果如下表：
[0050]表1 各实施例吸附剂性能对比
[0051]
吸附剂样品吸附容量(mg/g)解吸率(%)循环5次容量保持率(%)实施例112.392.595.2实施例214.794.896.8实施例311.890.193.5
[0052]实施例2吸附剂表现出最优的吸附及解吸活性，且保持率最优。
[0053]吸附机理为LiAl-LDHs的层板带正电，其八面体空位(尺寸≈0.076 nm)通过离子筛效应选择性捕获Li+(半径0.076 nm)，排斥半径相近的Mg2+(0.072 nm)和其他杂质离子(如Na+、K+)。
说明书附图(3)
声明：
“改性铝系吸附剂的制备方法及其应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：辽宁大学
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