隨著生態環境的日益惡化，環保力度的日益加強，新能源汽車銷量的節節攀高，想必現在的大家，都已經是聞“鋰”而動了吧。湊巧，小編最近向業內的專家咨詢了一下氧化鋯除手機背板、義齒等十八般應用外是否還有其它新應用，他就給小編提到了一個與“氧化鋯”和“鋰”都密切相關的新應用——包覆ZrO2鋰離子篩。

懂行的朋友看到鋰離子篩想必大概也知道是怎么一回事了。鋰是近年來最熱門的有色金屬，用來生產鋰電池的材料碳酸鋰的價格今年更是一路走高。近兩個月價格上漲尤為明顯，今年10月以來，碳酸鋰價格已上漲超過100%。這種瘋狂的上升速度，主要是由市場供不應求引起的，而提高碳酸鋰產能的關鍵之一在于原料的保障——鋰礦資源及穩定高質量的提鋰技術都缺一不可。

本文主角——錳系鋰離子篩吸附法正是一種在鹵水提鋰中的成功應用，而這項包覆ZrO2鋰離子篩的技術，則有望彌補鋰離子篩在實際操作時存在的一些問題，提高其穩定性。

“鋰”在哪兒？

根據Roskil統計數據，全球鋰資源的76%集中分布在鹽湖中，世界最大的三家鋰鹽生產商SQM、雅寶、FMC均有鹽湖提鋰產能，國內已探明的鋰資源（金屬當量）儲量約為642.53萬噸，保有儲量約362.6%，而其中71%的鋰資源存在于青海和西藏的鹽湖之中，若能夠加以開發，必定能極大地緩解我國內對鋰資源的需求壓力，這也難怪為什么鹽湖提鋰成為了業內的關注焦點。


然而，我國大部分鹽湖資源的特點是鎂含量高，鋰含量低，鎂、鋰比高，提取分離困難，難以進行大規模工業化生產。但有難度不代表不可能，今年9月，中國五礦所屬五礦鹽湖有限公司就利用與國內外高校、科研院所的合作成果——“納濾膜分離提鋰技術”，順利使首批150公斤工業級碳酸鋰產品在青海一里坪鹽湖下線。

ZrO2助“鋰”提取

目前, 溶液中使用較多的提鋰技術主要有膜分離法、溶劑萃取法、沉淀法和離子交換吸附法。溶劑萃取法由于有機溶劑價格昂貴，并且在大規模使用過程中會對人、設備等造成潛在的危害，因此其發展受到了極大的限制。沉淀法是目前提取鋰產品使用較多的一種方法，但這種方法僅限于鋰濃度很高或 Mg/Li 比相對較低的鹽湖鹵水。

而鋰離子篩吸附法與其他的提取分離方式相比較，其獨特的優勢在于它是利用吸附劑結晶結構中的超微孔同鋰離子大小相同的“體積效應”，使吸附劑對鋰離子產生選擇性吸附效應，達到從高鎂含量鹽湖鹵水中分離鋰離子的目的。


R.Chitrakar 等研究了不同無機離子吸附劑對海水中鋰的吸附性能，結果表明，非錳系吸附劑除 HSbO3之外對鋰的吸附容量均很低。沈祥木等基于中國鹽湖開發現狀，對錳氧化物鋰離子篩做了大量研究，制得的離子篩在鹽湖鹵水中對Li+的吸附量達到了13 mg/g。

錳系鋰離子篩不僅選擇性好，分離效果卓越，成本還相對低廉，吸附容量大，不污染溶液，循環利用率高，尤其適合處理Li+濃度200mg·L-1以下的鹵水或海水，被認為是目前較為經濟有效的從溶液鋰資源中提取鋰的技術。

包覆ZrO2的意義：由于尖晶石鋰錳氧化物是由錳的化合物和鋰的化合物反應生成前驅體，再經酸洗脫，使其中的 Li+從晶格中脫出，所以骨架中才能只保留了允許 Li+自由通過的通道和位置。

在這個酸洗過程中，錳會有少量溶損，導致結構不穩定，循環性能下降，所以降低錳溶損率、提高其尖晶石結構穩定性就成為了制備鋰離子篩的關鍵。研究人員發現，包覆ZrO2可以辦到這一點。

實驗結果表明，表面包覆ZrO2后，錳系鋰離子篩的吸附性能變化不大，但循環穩定性提高，結果更為穩定。經過10次循環后，包覆了ZrO2的鋰離子篩的錳溶損率與沒有包覆的鋰離子篩相比有所降低，鋰吸附量有所增加。相信這個研究結果必能為鋰離子篩的研究提供重要參考。

參考資料:

1.王豪.楊喜云.尹周瀾.曹改芳.徐徽.包覆ZrO2鋰離子篩的制備及其在鹽湖鹵水中的吸附性能.無機化學學報.33(10):1775-1781.