一种用于硫酸锂溶液去杂的离子交换树脂再生方法与流程

1.本发明属于碳酸锂生产术领域，具体涉及一种用于硫酸锂溶液去杂的离子交换树脂再生方法。


背景技术：

2.离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物。在碳酸锂制作过程中，离子交换树脂主要是用于去除ca
2
、mg
2
、al
3
、zn
2
等杂质离子，而离子交换树脂使用后容易吸附杂质离子后饱和，为了节省成本，就需要对离子交换树脂进行再生处理，用化学试剂将树脂所吸附的离子和其它杂质洗脱除去。
3.目前常用的离子交换树脂的再生方法是用稀盐酸，其反应原理为：
4.吸附：rch2nhch2po3na ca
2
——rch2nhch2po3ca na

5.解吸：rch2nhch2po3ca h

——rch2nhch2po3h ca
2
6.再生：rch2nhch2po3h2 na

oh-——rch2nhch2po3na h2o
7.碳酸锂制备过程通常要用到硫酸盐，而使用盐酸容易在硫酸体系中引入氯离子，导致氯离子污染，不环保。另外，在硫酸盐体系中，因硫酸钙微溶，用硫酸再生，控制不好会使硫酸钙颗粒物沉积在树脂内部，容易造成孔状树脂的内部结构堵塞，影响吸附效果。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种用于硫酸锂溶液去杂的离子交换树脂再生方法，该再生方法使用稀硫酸溶液进行解析，无氯离子引入，使用沉锂母液进行再生，可节省氢氧化钠的使用，该方法绿色环保、成本低，得到的再生离子交换树脂吸附效果好。
9.本发明提供一种用于硫酸锂溶液去杂的离子交换树脂再生方法，包括以下具体步骤：
10.s1.用1-5倍树脂体积量的纯水对吸附饱和后的离子交换树脂自下而上进行反冲洗，对系统内的物质进行置换处理；
11.s2.用稀硫酸溶液对s1清洗过的离子交换树脂进行解析，解析时，使用1-5倍树脂体积量的稀硫酸溶液，确保杂质离子充分解析；
12.s3.用1-3倍树脂体积量的纯水对s2解析完的离子交换树脂进行冲洗，置换出系统内的稀硫酸溶液；
13.s4.用碳酸锂沉锂母液对s3冲洗过的离子交换树脂进行再生，再生时，使用2-6倍树脂体积量的沉锂母液，确保钠型离子充分再生；
14.s5.用1-3倍树脂体积量的纯水清洗s4再生后的离子交换树脂，置换出系统内的沉锂母液，得到再生离子交换树脂。
15.本技术方案中先使用纯水对离子交换数值自下而上进行反冲洗，可有效去除附着在树脂表面的杂质；以低浓度稀硫酸溶液为解析液，通过控制其用量及流量流速，可有效解析去除吸附在树脂上的杂质离子；使用生产碳酸锂后的沉锂母液为再生液，不额外使用氢
氧化钠等解析液，可节省成本，通过控制其用量既流量流速，可确保钠型离子充分再生，再生效果好，同时，使用沉锂母液作为解析液可节省生产碳酸锂时对沉锂母液用硫酸进行脱碳的步骤，节省综合成本。
16.优选地，上述技术方案中，所述离子交换树脂为大孔螯合树脂。大孔螯合树脂是一类能与金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料，其作用机理是树脂上的功能原子和金属离子发生配位反应，形成类似小分子螯合物的稳定结构，具有与金属离子结合力强，选择性高的特点，其结构牢固，化学稳定性好，网孔度高，螯合容量大，主要用于去除钙、镁等离子杂质。
17.优选地，上述技术方案s2中，所述稀硫酸溶液的浓度≤7％，循环过程中确保ph≤4。本技术方案中选用稀硫酸进行解析，不使用盐酸，可避免引入氯离子杂质，更环保；配制稀硫酸溶液时，可以用带电磁流量计的混酸器，也可在储罐中配制，但是都需准确计量，确保解析效果。
18.优选地，上述技术方案s2中，所述稀硫酸溶液通过离子交换树脂的流量速度为2-6bv/h。本技术方案中，选用低浓度硫酸，同时控制较高的流量速度，可有效避免硫酸钙沉积在树脂内，不会堵塞孔状树脂内部结构，再生效果好。
19.优选地，上述技术方案s4中，所述沉锂母液为1.5-4.5％的碳酸钠溶液。
20.优选地，上述技术方案s4中，所述沉锂母液通过树脂的流量速度为1-5bv/h。本技术方案中控制较低流量速度的再生液，有利于钠型离子的充分再生。
21.优选地，上述技术方案s2中，所述稀硫酸溶液可循环使用或不循环使用，所述稀硫酸溶液循环使用时，循环使用的稀硫酸溶液在进树脂罐前需加过滤装置，防止硫酸钙颗粒物质进入树脂系统内。本技术方案中通过对解析后的稀硫酸进行循环使用可节省解析的使用量，节约再生成本。
22.优选地，上述技术方案中，所述再生离子交换树脂在用于硫酸锂溶液去杂时，单柱使用或多柱串联使用。本技术方案中可根据硫酸锂溶于中杂质的多少或浓度，可选择使用单柱、双柱或三柱等串联使用的方式，提高除杂效果。
23.相对于现有技术的有益效果：
24.1.本发明用于硫酸锂溶液除杂的离子交换树脂再生方法，使用稀硫酸溶液作为解析液，不使用盐酸，可避免氯离子的引入，更绿色环保；
25.2.本发明利用生产碳酸锂的沉锂母液作为再生液，可节省氢氧化钠的使用，同时可节省沉锂母液后续脱碳工序中硫酸的使用，节省成本；
26.3.本发明通过优化稀硫酸溶液和沉锂母液的浓度、流量速度以及再生流程，严格控制再生参数，可有效避免硫酸钙在大孔树脂内沉积，再生效果好。
27.4.本发明再生方法更为绿色环保，成本低，得到的再生离子交换树脂用于硫酸锂溶液去杂，钙离子浓度低至1.8ppm，吸附效果好。
具体实施方式
28.本发明的上述各项技术特征和在下文(如实施案例)中具体描述的各项技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案，但本发明不仅仅局限于这些实施例，同样这些实施例也不以任何方式限制本发明。
29.下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的制剂若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。
30.下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
31.实施例1
32.一种用于硫酸锂溶液去杂的离子交换树脂再生方法，包括以下具体步骤：
33.s1.用5倍树脂体积量的纯水对吸附饱和后的离子交换树脂自下而上进行反冲洗，对系统内的物质进行置换处理；
34.s2.用浓度为3％的稀硫酸溶液对s1清洗过的离子交换树脂进行解析，解析时，确保ph≤4，使用5倍树脂体积量的稀硫酸溶液，通过离子交换树脂的流量速度为2-6bv/h，确保杂质离子充分解析；
35.s3.用1倍树脂体积量的纯水对s2解析完的离子交换树脂进行冲洗，置换出系统内的稀硫酸溶液；
36.s4.用碳酸锂沉锂母液对s3冲洗过的离子交换树脂进行再生，再生时，使用6倍树脂体积量的沉锂母液，通过树脂的流量速度为1-5bv/h，确保钠型离子充分再生；其中，沉锂母液为1.5％的碳酸钠溶液；
37.s5.用2倍树脂体积量的纯水清洗s4再生后的离子交换树脂，用纯水置换出系统内的沉锂母液，得到再生离子交换树脂。
38.实施例2
39.一种用于硫酸锂溶液去杂的离子交换树脂再生方法，包括以下具体步骤：
40.s1.用3倍树脂体积量的纯水对吸附饱和后的离子交换树脂自下而上进行反冲洗，对系统内的物质进行置换处理；
41.s2.用浓度为5％的稀硫酸溶液对s1清洗过的离子交换树脂进行解析，解析时，确保ph≤4，使用3倍树脂体积量的稀硫酸溶液，通过离子交换树脂的流量速度为2-6bv/h，确保杂质离子充分解析；
42.s3.用2倍树脂体积量的纯水对s2解析完的离子交换树脂进行冲洗，置换出系统内的稀硫酸溶液；
43.s4.用碳酸锂沉锂母液对s3冲洗过的离子交换树脂进行再生，再生时，使用4倍树脂体积量的沉锂母液，通过树脂的流量速度为1-5bv/h，确保钠型离子充分再生；其中，沉锂母液为3％的碳酸钠溶液；
44.s5.用1倍树脂体积量的纯水清洗s4再生后的离子交换树脂，用纯水置换出系统内的沉锂母液，得到再生离子交换树脂。
45.实施例3
46.一种用于硫酸锂溶液去杂的离子交换树脂再生方法，包括以下具体步骤：
47.s1.用1倍树脂体积量的纯水对吸附饱和后的离子交换树脂自下而上进行反冲洗，对系统内的物质进行置换处理；
48.s2.用浓度为7％的稀硫酸溶液对s1清洗过的离子交换树脂进行解析，解析时，确保ph≤4，使用2倍树脂体积量的稀硫酸溶液，通过离子交换树脂的流量速度为2-6bv/h，确保杂质离子充分解析；
49.s3.用3倍树脂体积量的纯水对s2解析完的离子交换树脂进行冲洗，置换出系统内
的稀硫酸溶液；
50.s4.用碳酸锂沉锂母液对s3冲洗过的离子交换树脂进行再生，再生时，使用2倍树脂体积量的沉锂母液，通过树脂的流量速度为1-5bv/h，确保钠型离子充分再生；其中，沉锂母液为4.5％的碳酸钠溶液；
51.s5.用3倍树脂体积量的纯水清洗s4再生后的离子交换树脂，用纯水置换出系统内的沉锂母液，得到再生离子交换树脂。
52.试验例
53.以实施例1方法得到的再生离子交换树脂和实施例1再生前饱和离子交换树脂分别用于处理含不同钙离子杂质的硫酸锂原液，结果如表1所示。
54.表1
[0055][0056][0057]
从表1的结果可以看出，使用本发明离子交换树脂再生方法获得的再生离子交换树脂，用于较低或较高钙离子浓度的硫酸锂原液进行除杂，其钙离子浓度均可低于3.1ppm以下，符合该工序标准中钙离子浓度≤8的要求；而使用饱和后(未经再生处理)的离子交换树脂处理同样的硫酸锂原液，其钙离子浓度在仍有19.4-23.6ppm，显著高于该工序标准，无法满足要求。说明本发明再生方法得到的再生离子交换树脂能很好的去除硫酸锂原液中的钙离子，吸附效果好。
[0058]
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。