上海三及新材料科技有限公司2025-05-28
電滲析技術(shù)在鹽湖提鋰中主要用于分離和富集鋰離子,其應(yīng)用原理、流程及優(yōu)勢(shì)如下:
一、電滲析技術(shù)原理
電滲析是一種基于離子交換膜和電場(chǎng)作用的膜分離技術(shù),**原理是:
離子交換膜:使用選擇性透過膜(陽離子交換膜允許陽離子通過,陰離子交換膜允許陰離子通過)。
電場(chǎng)驅(qū)動(dòng):在直流電場(chǎng)作用下,鹽湖鹵水中的陽離子(如 Li?、Na?、K?)向陰極遷移,陰離子(如 Cl?、SO?2?)向陽極遷移。
選擇性分離:通過離子交換膜的選擇透過性,實(shí)現(xiàn)鋰離子與其他離子(尤其是鈉離子)的分離和富集。
二、鹽湖提鋰中的應(yīng)用流程
鹽湖鹵水成分復(fù)雜(含 Li?、Na?、K?、Mg2?、Ca2?、Cl?等),電滲析技術(shù)通常與其他工藝結(jié)合,形成提鋰流程,典型步驟如下:
1. 預(yù)處理
去除大顆粒雜質(zhì):通過沉降、過濾等方式去除鹵水中的懸浮物、泥沙等。
調(diào)節(jié) pH 和濃度:部分鹽湖鹵水需調(diào)節(jié) pH 以減少沉淀(如 Mg (OH)?),或濃縮至適宜濃度(提高電滲析效率)。
2. 電滲析分離與富集
膜堆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):采用多組陰、陽離子交換膜交替排列,形成多個(gè)隔室(如濃室和淡室)。
淡室:鹵水進(jìn)入后,鋰離子和其他陽離子通過陽離子膜向濃室遷移,陰離子通過陰離子膜向另一濃室遷移,從而降低淡室中鋰濃度。
濃室:富集鋰離子和其他離子,通過循環(huán)或更換溶液進(jìn)一步提高鋰濃度。
關(guān)鍵目標(biāo):通過電場(chǎng)作用,實(shí)現(xiàn)鋰離子與高濃度鈉離子(鹽湖中 Na?通常遠(yuǎn)高于 Li?)的分離,提升鋰的富集倍數(shù)(如從 mg/L 級(jí)濃縮至 g/L 級(jí))。
3. 后續(xù)提鋰工藝
電滲析產(chǎn)出的富鋰鹵水需進(jìn)一步處理,常見工藝包括:
沉淀法:加入純堿(Na?CO?)或石灰乳,生成碳酸鋰(Li?CO?)沉淀,過濾后提純。
吸附法:利用鋰選擇性吸附劑(如鋁鹽、鈦酸鹽)進(jìn)一步分離鋰,適用于低鎂鋰比鹽湖。
膜分離耦合:與納濾、反滲透等膜技術(shù)結(jié)合,進(jìn)一步去除雜質(zhì)離子(如 Mg2?)。
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三、電滲析技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 高效分離鈉鋰 對(duì)鈉鋰分離具有較高選擇性(尤其是低鎂鋰比鹽湖),可降低后續(xù)沉淀工藝的純堿消耗。 案例:青海某鹽湖采用電滲析 + 沉淀法,鋰回收率達(dá) 85% 以上,鈉鋰比從初始 100:1 降至 5:1 以下。 節(jié)能與環(huán)保 相比傳統(tǒng)煅燒法(需高溫),電滲析能耗較低(約 10-20 kWh/kg Li?CO?)。 不引入大量化學(xué)試劑,減少廢水排放,符合綠色化學(xué)理念。 流程簡(jiǎn)單易集成 可與預(yù)處理、吸附、沉淀等工藝靈活組合,適用于不同類型鹽湖(如硫酸鹽型、碳酸鹽型)。 模塊化設(shè)計(jì)便于規(guī)模化放大,適合自動(dòng)化控制。 四、挑戰(zhàn)與改進(jìn)方向 膜污染與壽命 鹵水中的鈣、鎂離子易形成沉淀(如 CaCO?、Mg (OH)?),堵塞膜孔,需定期酸洗或反沖洗。 改進(jìn):開發(fā)抗污染膜材料(如表面改性離子交換膜),或優(yōu)化預(yù)處理工藝去除高價(jià)離子。 高鎂鋰比鹽湖的適應(yīng)性 在鎂鋰比 > 10 的鹽湖(如西藏某鹽湖)中,Mg2?與 Li?競(jìng)爭(zhēng)遷移,分離效率下降。 解決方案:結(jié)合吸附法先去除鎂,或采用特種膜(如二價(jià)陽離子排斥膜)提高鋰選擇性。 能耗優(yōu)化 高濃度鹵水的高電阻會(huì)增加能耗,可通過優(yōu)化膜堆結(jié)構(gòu)(如薄室設(shè)計(jì))、降低操作電壓或采用脈沖電場(chǎng)技術(shù)降低能耗。 五、典型應(yīng)用案例 青海鹽湖:某企業(yè)采用 “電滲析 + 吸附 + 沉淀” 工藝,從含 Li?約 30 mg/L 的鹵水中提鋰,年產(chǎn)碳酸鋰千噸級(jí),鋰回收率超 80%。 阿根廷 “鋰三角” 鹽湖:部分項(xiàng)目結(jié)合電滲析與膜蒸餾技術(shù),處理高鈉鎂鹵水,實(shí)現(xiàn)鋰的高效富集與分離。 六、未來發(fā)展趨勢(shì) 膜材料創(chuàng)新:開發(fā)高選擇性、耐污染的離子交換膜(如納米復(fù)合膜),提升分離效率。 多技術(shù)耦合:電滲析與光伏電解、熱膜過程(如膜蒸餾)結(jié)合,構(gòu)建低能耗、全流程集成的提鋰系統(tǒng)。 智能化控制:通過在線監(jiān)測(cè)(如鋰濃度傳感器)和自動(dòng)化調(diào)控,優(yōu)化電滲析運(yùn)行參數(shù),提升穩(wěn)定性。 電滲析技術(shù)憑借其高效分離、低能耗的特點(diǎn),已成為鹽湖提鋰的重要技術(shù)之一,尤其在低鎂鋰比鹽湖中優(yōu)勢(shì)***。隨著膜技術(shù)的進(jìn)步和工藝優(yōu)化,其在高鎂鋰比鹽湖中的應(yīng)用潛力將進(jìn)一步釋放,推動(dòng)全球鋰資源開發(fā)向綠色化、智能化發(fā)展。
五、典型應(yīng)用案例 青海鹽湖:某企業(yè)采用 “電滲析 + 吸附 + 沉淀” 工藝,從含 Li?約 30 mg/L 的鹵水中提鋰,年產(chǎn)碳酸鋰千噸級(jí),鋰回收率超 80%。 阿根廷 “鋰三角” 鹽湖:部分項(xiàng)目結(jié)合電滲析與膜蒸餾技術(shù),處理高鈉鎂鹵水,實(shí)現(xiàn)鋰的高效富集與分離。 六、未來發(fā)展趨勢(shì) 膜材料創(chuàng)新:開發(fā)高選擇性、耐污染的離子交換膜(如納米復(fù)合膜),提升分離效率。 多技術(shù)耦合:電滲析與光伏電解、熱膜過程(如膜蒸餾)結(jié)合,構(gòu)建低能耗、全流程集成的提鋰系統(tǒng)。 智能化控制:通過在線監(jiān)測(cè)(如鋰濃度傳感器)和自動(dòng)化調(diào)控,優(yōu)化電滲析運(yùn)行參數(shù),提升穩(wěn)定性。 電滲析技術(shù)憑借其高效分離、低能耗的特點(diǎn),已成為鹽湖提鋰的重要技術(shù)之一,尤其在低鎂鋰比鹽湖中優(yōu)勢(shì)***。隨著膜技術(shù)的進(jìn)步和工藝優(yōu)化,其在高鎂鋰比鹽湖中的應(yīng)用潛力將進(jìn)一步釋放,推動(dòng)全球鋰資源開發(fā)向綠色化、智能化發(fā)展。
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