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[1 ] 气战氯气经加工处置可获得液氯产物战盐

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  无机盐工业 第 46 卷 第 8 期 6 INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY 2014 年 8 月 电解法制备氢氧化锂的研究进展 , 祝增虎1 2 ,李法强1 ,朱朝梁1 ,诸葛芹1 ,彭正军1 ,贾国凤1 ( 中国科学院青海盐湖研究所盐湖资本取化学尝试室 青海西宁 ; 中国科学院大学 1. , 810018 2. ) 摘 要 简述了氢氧化锂的使用 细致阐述了电解法制备氢氧化锂的分歧出产方式 道理 以及原猜中各离子对 : , 、 , 电解的影响及要求 阐发了各方式的优错误谬误 并连系中国锂盐的根基环境和成长示状 总结了目前存正在的问题 对前 。 , , , 景做了预测 指出了正在简化方式 降低成本出产氢氧化锂的同时 兼顾资本分析操纵和是此后研究开辟的 。 、 , 标的目的。 环节词 氢氧化锂 电解 锂盐 : ; ; 中图分类号: 文献标识码: 文章编号: ( ) TQ131.11 A 1006-4990 2014 08-0006-04 Research progress on preparation of lithium hydroxide by electrolysis , 1 2 1 1 1 1 1 Zhu Zenghu , Faqiang , Chaoliang , Qin , Zhengjun , Guofeng Li Zhu Zhuge Peng Jia (1.Salt Lake Resources and Chemistry Laboratory ,Qinghai Institute of Salt Lakes ,Chinese Academy of Sciences , , ; ) Xining 810008 China 2.University of Chinese Academy of Sciences : Abstract The applications of lithium hydroxide in different fields were briefly introduced.The different preparation methods , and principles of lithium hydroxide by electrolysis as well as effect and requirement of each kind of ion in the raw materials on electrolytic process were described in detail.Advantages and disadvantages of those methods were analyzed.The existing problems were summarized and the prospect was predicted on the basis of fundamental realities and current development sta- tus of Chinese lithium salt industry.Furthermore ,it also pointed out that the future direction of research and development. That is not only to pay attention to simplified method and reduced cost , also consider the comprehensive utilization of re- but sources and environmental protection. Key words : ithium hydroxide ; lectrolysis ; ithium salt l e l 氢氧化锂( 是主要的初加工锂产物之一 无水氢氧化锂也是空间飞船 潜艇和水下呼吸器中 LiOH ) , 、 可进一步用于出产醋酸锂 氟化锂 溴化锂 氯化锂 呼吸气体净化系统中所用的材料 能够接收呼 、 、 、 、 , [ ] 硝酸锂和苯甲酸锂等产物 1 目前 次要用做 中的二氧化碳 还可用于水净化剂 出产多孔混凝土 。 , ; 、 LiOH 出产锂基润滑脂的原料 碱性蓄电池电解液的添加 的乳化剂 金属概况的剂等方面 它也是特种光 、 、 , 剂以及溴化锂制冷机接收液的添加剂等 用氢氧化 学玻璃以及合成其他锂盐产物的主要原料。 。 锂出产的锂基润滑脂 取钾 钠 钙基类的润滑脂相 , 、 、 1 电解方式 比 其抗氧 耐压 润滑机能好 多次加热 却 冷 加 , 、 、 , - - 因为制取氢氧化锂的原料分歧 以及制取工艺 热轮回机会能不变 利用寿命长 抗水性强 工做温 , , , , 的不竭改良 用电解法出产氢氧化锂的方式先后有 度宽 正在 下润滑脂黏性几乎不发生改变 , , , -60~300 ℃ 水银电解法 隔阂电解法和离子膜电解法 以至正在少量水存正在时 仍然连结优良不变的润滑特 、 。 , 性 可普遍用于军事配备 飞机 汽车 冶金设备 机 1 .1 水银电解法 , 、 、 、 、 水银电解法是操纵流动的水银层做为阴极 电 械和石油化工设备 以及无线电探测安拆 细密仪器 , , 、 等 使用于极寒 炽烈等恶劣天气前提下其机能愈加 解质溶液的阳离子正在曲流电感化下以金属形式析 , 、 出 并取水银构成汞齐 从而使阳极液中阳离子取产 显著 目前 美国和欧洲锂基润滑脂的消费量占润滑 , , 。皇冠hga025, , 脂总消费量的50%~60% 。 氢氧化锂用做电池工业 物分隔。 中电解液的添加剂 可使电池寿命耽误 储电量增 水银电解法的道理是正在电解槽顶用 DSA 金属 , 、 [ ] 做为阳极 水银做为阴极 使析氯反映和生成碱的反 , , 加2-4 。 应别离正在电解槽息争汞槽两个反映器中进行 从根 正在国防方面 氢氧化锂可做为离子互换树脂来 , , 本上避免了两种产品的夹杂 电解是正在 阳极表 接收放射性同位素 正在核反映堆方面可用做热载体 。 DSA , ; 2014 年 8 月 祝增虎等 :电解法制备氢氧化锂的研究进展 7 面析出氯气 因为阴极采用了析氢过电位很高的汞 阴极反映 - , : 2H O+2e→2OH +H 2 2 材料 正在达到析氢电极电位之前 溶液中的 + 曾经 电解只能使部门氯化锂成 其 , , · , Li LiOH H O 2 正在阴极放电 取汞生成锂汞齐 正在反映温度下为 中的氯化钠对电解素质上没有影响 因为 , —— 。 — LiOH · 液体的锂正在汞中的溶液 生成的锂汞齐进入解汞槽 正在氯化钠和氯化锂构成的溶液中的消融度较 , , H O 2 取水发生水解反映生成氢氧化锂溶液和汞 反映式 小 电解必然时间后正在阴极电解液中析出 。 , LiOH · 如下: 晶体 经固液分手 洗涤 沉结晶可获得纯度较 , 、 、 H O 2 + [ ] Li +xHg+e→LiHgx 高的 晶体8 为了防止隔阂的堵塞 电解 · 。 , LiOH H O 2 LiHg +H O→LiOH+H +xHg x 2 2 时卤水中氯化镁的含量要低于 质量分数 下 0.01% ( , 水银电解法的长处是制得的碱液质量好 出产 、 同 其他盐的含量总和不克不及跨越氯化锂和氯化钠含 ), 强度高 电解时要求高纯度的盐水 杂质中镁 钙 铁 。 , 、 、 量的 ;同样 电解液中氯化锂的含量不克不及太高 , , 3% 的含量均需严酷节制 沉金属钒 钼 钛 锰 钨等的 , 、 、 、 、 不然会发生更多的 · 沉淀附着于膜概况, LiOH H O 2 总量 质量分数 应小于 -8 以防止发生不易流 ( ) 1×10 , 导致隔阂堵塞。 [ ] 动的高汞齐 或称汞渣 5-7 。 其最大的错误谬误是出产中 ( ) 电解过程中 将阳极室和阴极室用隔阂离隔 防 , , 如发生水银流失将对形成严沉的污染 所以该 , 止阳极发生的氯气消融于水中并取氢氧根构成次氯 方式已很少利用。 酸根 若是大量的氢氧根迁徙到阳极 则会发生电极 , , 1.2 隔阂电解法 反映而发生氧气 不单会减小阴极液氢氧根的浓度 , , 隔阂电解法道理如图 所示 采用多孔性的滤 , 1 并且还会降低电解的电流效率 因而 隔阂选择的好 。 , 过式隔阂 凡是是石棉 将阳极区和阴极区分隔 防 ( ) , 坏将间接影响电流效率的凹凸 总之 隔阂法出产效 。 , 止两极产品的夹杂 电解盐水由阳极区插手 阴极区 。 , 率比力低 产质量量易受透过隔阂的阳极电解液的 , 生成的碱及未电解的盐水则不竭流出 通过调理盐 , 影响 所用石棉污染 对人体有风险 , , 。 水流量 使阳极区液面高于阴极区液面 从而发生一 , , 1.2.2 以碳酸锂为原料 定的静压差 使阳极液透过隔阂流向阴极室 其流向 , , 以碳酸锂为原料制备氢氧化锂的电解方式中所 取阴极区氢氧根朝阳极区的电迁徙及扩散标的目的相 用的隔阂为工业滤布 电极采用钌钛电极材料 电解 , 。 反 从而大大削减进入阳极区的氢氧根数量 了 , , 时正在电解槽中的阴极室和阳极室中都插手硝酸锂溶 [ ] 析氧反映及其他副反映的发生8 因原料的分歧 电 。 , 液 并将碳酸锂放入阳极室中 加曲流电进行电解 , , , 解的方式也有所分歧。 当阴极室有氢氧化锂结晶时 过滤分手 即可获得氢 , , [ ] 氧化锂产物 滤液继续电解轮回利用9 电解时阴 , 。 、 阳极发生的反映如下: 阳极反映: 2e + H O- →2H +O ↑ 2 2 2H++2Li CO →2Li++H CO 2 3 2 3 H CO →H O+CO ↑ 2 3 2 2 阴极反映: 图 1 隔阂电解法的道理 2H O+2e→H ↑+2OH- 2 2 Li++OH-→LiOH 1.2.1 以 卤水为原料 LiOH+H iOH · O→L H O ↓ 正在隔阂电解槽中注入经除杂 蒸发 浓缩等工序 2 2 、 、 离子通过膜后的副反映: 处置后的卤水 如美国大盐湖卤水或瑟尔斯盐湖 ( + - H +OH →H O 卤水等 其次要含有氯化锂和氯化钠 氯化锂的质 2 ), , 以碳酸锂为原料的电解法虽然省去了蒸发 浓 量分数 大于氯化钠的质量分数 电解中 、 (8%~30% ) 。 缩工序 操做简单 间接可获得一水氢氧化锂产物 采用贸易用的胡克隔阂电解槽 加曲流电正在恰当的 , , , , 但因为存正在离子通过膜后的副反映 从而使电流效 电压 电流范畴内电解 阳极发生氯气 阴极发生氢 , 、 , , 率相对于离子膜法较低 电解对原料碳酸锂的纯度 气 电极反映如下 , , : 要求较高 硝酸锂正在一水氢氧化锂中的夹带是无法 , 阳极反映: - 2e 2Cl - →Cl2 避免的 若用于润滑脂中或添加于电池的电解液中 , 8 无机盐工业 第 46 卷 第 8 期 必需通过纯化才能达到目标 以氯化锂计为 氯化钠和氯化 。 5%~7% ( 30%~42% ), 1.3 离子膜电解法 钾不溶于含氯化锂30%~42% 的浓缩卤水而沉淀析 离子膜电解法是 世纪 年代中期呈现的技 出 使钠离子 钾离子的总浓度节制正在 质量分 20 70 , 、 5% ( 术上比力先辈 经济上比力合理的一种电解制碱技 数 以下 获得精制卤水 次要成分是氯化锂 、 ) , , 。 [1 ] 术 0 。 用此方式制备氢氧化锂的根基道理是将电能 转换为化学能 阳离子互换膜将电解槽隔成阴极室 , 和阳极室 它只答应阳离子通过 阴离子和气体 , , 通过 正在阳极室内通入电解的盐水 阴极室内通入水 , , 或浓度较低的氢氧化锂溶液 加曲流电后 正在电场做 。 , 用下 阳离子通过阳离子膜向阴极室迁徙 并正在阴极 , , 室获得氢氧化锂溶液 阴离子被阳离子互换膜 , 而不克不及通过 如图 所示 , 。 2 图 卤水为原料电解制备氢氧化锂的出产流程 3 电解过程中 因为氯化锂溶液的侵蚀性 电极材 , , 料由高防腐的钛 镍涂层做成 电解时 以精制卤水 、 。 , 为阳极电解液 氢氧化锂溶液为阴极电解液 正在阳极 , , 室和阴极室之间有一阳离子选择性渗入膜 +能够 , Li 通过渗入膜 -被而不克不及通过 加曲流电后 阳 ,Cl 。 , 极电解液正在电解槽中电离成 +和 - 此中 +正在电 , Li Cl Li 荷感化下 通过具有选择性的阳离子膜迁徙到阴极 , 室 留下的 -正在阳极电解感化成氯气 阴极室 图 离子膜电解法的根基道理示企图 , Cl 。 2 内的水电离成为 +和 - 此中 -被具有选择性 , H OH OH 此中 离子互换膜是离子膜电解法中最主要的 , 的阳离子膜挡正在阴极室 其取从阳极室透过的 +结 , Li 构成部门 是对离子具有选择透过性的高材料 , 合成为产品氢氧化锂, + 正在阴极电解感化成 H 制成的薄膜 按照离子互换树脂官能团的化学布局 。 因为阳离子膜的存正在 既防止了阴极发生的 。 , H2 H2 可分为全氟磺酸膜(R—SO H )、全氟羧酸膜(R— 3 和阳极发生的 夹杂而惹起爆炸 又能避免 和 , Cl2 Cl2 COOH ) 以及全氟磺酸羧酸复合膜(R—SO H/R— 3 氢氧化锂溶液感化生成次氯酸而影响氢氧化锂的质 正在电解安拆中 朝向阴极室的为羧酸层 是 COOH )。 , , 量 最终 阳极电解液中的氯化锂改变成阴极电解液 较好的层 具有阳离子选择渗入性 能高效地阻 。 , , , 中氢氧化锂 电解能够持续操做曲至氢氧化锂的浓 , 止 -反迁徙 决定着电流效率的凹凸 朝朝阳极室 OH , ; 度达到 (质量分数 或接近饱和浓度 经浓缩 14% ) 。 、 的为磺酸层 亲水性较强 具有高离子传导性 决定 , , , 结晶可获得氢氧化锂一水合物 再颠末离心分手 水 着电压的凹凸[11]。同样 按照原料分歧而研发出分歧 , 、 , 洗 干燥 可制得纯度较高的氢氧化锂 电解发生的氢 的电解方式。 、 , 。 [1 ] 气和氯气经加工处置可获得液氯产物和盐酸 2-13 。 1.3.1 以 卤水为原料 离子膜电解法出产的产质量量好 无污染 可曲 图3 为以卤水为原料电解制备氢氧化锂的次要 , , 接用来出产锂基润滑脂 用于电池行业 跟着中国研 出产流程 电解卤水出产氢氧化锂时 起首要对卤水 、 。 。 , 发力度的加强和国度对科研的鼎力支撑 膜及机框必 进行一系列的除杂 即正在浓缩卤水提高锂浓度的过 , , 将实现国产化 促使成本大幅度下降 因而 用离子膜 程中除去大部门的氯化钠和氯化钾 并选择恰当的 , 。 , , 电解法制备氢氧化锂的方式具有很好的成长前景。 方式除去硼 硫酸根等离子 使阴离子 不包罗氯离 、 , ( 1.3.2 以硫酸锂为原料 子 的质量分数不跨越 调整卤水的 至 ) 5% , pH 10.5~ 电解硫酸锂溶液制备氢氧化锂是将卤水制备的 沉淀除去卤水中的钙离子 镁离子 再进一步通 、 , 11.5 碳酸锂先用硫酸酸化 获得硫酸锂溶液 再以硫酸锂 过离子互换树脂使镁离子 钙离子的总量降至 , 。 、 溶液为阳极电解液 水为阴极电解液置于电解槽中 以下 继续浓缩卤水至锂离子质量分数为 , 0.15 mg/L 。 电解 其顶用阳离子膜将阳极电解液和阴极电解液隔 , 2014 年 8 月 祝 增虎等 :电解法制备氢氧化锂的研究进展 9 开 节制电解电压为 电流密度为 2 工艺 成长盐湖绿色财产的同时加强高值化的锂盐 , , , , 3~6 V 1~100 A/dm 正在阴极室可获得必然质量浓度的氢氧化锂溶液 同 研究 推进盐湖锂资本合剃头展 是当前工做的沉 , , , [1 ] 时正在阳极室可获得硫酸溶液 4-15 。 电极反映如下: 点。 阳极反映 + 跟着高能电池 原子能 航空航天等范畴对氢氧 : 、 、 H O-2e→2H +1/2O 2 2 阴极反映 - 化锂需求的不竭扩大 汽车工业的快速成长以及冶 : H OH H 2e , 2 2O→2 + 2- 阳极和阴极发生的是水的电解反映 无二次污染 得 金机械工业对锂基脂量需求的大幅增加 对 , , , LiOH 到的氢氧化锂不只产物纯度高 并且锂的收受接管率高 的需求及消费将会越来越多 因而 着眼于研究和开 , , , , 可间接用于出产锂基润滑脂的原料 该方式对电解 发纯度高 工艺简单 敌对的 出产方式具 。 、 、 LiOH 液中杂质离子的含量要求很是高 并且离子膜价钱 有主要现实意义和广漠的成长前景。 , 比力高贵 也比力坚苦 、 。 参考文献: 也有采用三室膜电解法由硫酸锂溶液来制备氢 [1] Smith W N. Lithium hydroxide compositions :US ,6608008 [P ]. [1 ] 氧化锂 6 是通过水的电解和硫酸锂的电渗析组合工 , 2003-08-19. 艺获得氢氧化锂和硫酸 图 是其电解过程示企图 。 4 。 雪晶 胡山鹰 我国锂工业现状及前景阐发 化工进展 [ ] , [ ] , , 2 . J . 2011 ( ) : -787 , 30 4 782 801. 马培华 张彭熹 中国盐湖锂资本的可持续开辟 中国科学院 [3 ] , . [J ]. 院刊, , ( ) : 10-213. 1999 14 3 2 霍立明 张江峰 董华波 我国氢氧化锂出产及市场概况 中 [4 ] , , . [J ]. 国有色金属, 009 ( ) : -75. 2 17 74 [ ] 施尔勒 ,皮特 ,胡贝尔 ,等 锂的电化学出产方式 中国, 5 K H G . : 1269430A [P ].2000-10-11. 顾志国 李正在均 杨杰 同位素分手 学进展 [ ] , , 锂 [ ] 化 , 011 , 3 ( ): 6 . J . 2 2 9 AEM— 阴离子互换膜;CEM— 阳离子互换膜 1892-1905. 图 三室膜电解法由硫酸锂制备氢氧化锂过程示企图 4 禧 解工程 津 科学手艺出书社 [7 ] . 电 [M ].天 : ,1993. 由图 可见 正在阴 阳极发生的都是水的电解反 [8 ] Honeycutt S C ,Bach R O ,Gastonia N C.Recovery of lithium as , 、 4 · from aqueous chloride brines containing lithium LiOH H O 应 阳极和阴极所发生的氧气和氢气别离被酸室和 2 , : , [ ] 碱室中溶液的轮回带出排放 留下的氢离子和氢氧 chloride and sodium chloride US 3597340 P .1971-08-03. , [ ] 孙都成 泉 焦奚敏 从碳酸锂制备氢氧化锂的电解方式 9 , , . : 根则别离取从盐室经阴离子膜和阳离子膜选择性迁 中国,1487120A [P ].2004-04-07. 移过来的硫酸根和锂离子连系获得硫酸和氢氧化 [ ] 段殿彬 陈伯森 施孝奎 离子膜法制碱出产手艺[ ] 化 10 , , . M . : 锂 该方式是正在较低电流密度下进行的电解尝试 电 学工业出书社 , 1997. 。 , 邵明离子互换膜的 氯碱工业 : [ ] [ ] , 003 ( ) 2-26. 流效率最高只能达到 原料硫酸锂的纯度将 11 . J . 2 11 2 , 66.74% 间接影响电解获得的产物及膜的机能 更多影响因 [12] Brown P M . Process for the production of high purity lithium , : , 036713 [ ] 1977-07-19. hydroxide US 4 P . 素有待继续优化。 [ ] y D , s J D , therton D. Method of high purity 13 Buckle Gender A : , [ ] 2 前景取瞻望 lithium hydroxide and hydrochloric acid US P . 2011-02-24. 中国是一个盐湖分布极广的国度 盐湖锂资本 , [14] Morimoto Takeshi ,Oda Yoshio. Preparation of lithium hydroxide : , 4043174 [ ] 1977-09-13. 比力丰硕 仅青海的盐湖区内就储存着上万万吨的 JP 5 P . , [ ] 宋士涛 邓小川 孙建之 等 氢氧化锂的使用取出产方式研究 , , , 7 氯化锂1 锂做为主要的计谋资本之一 遭到世界各 [15] . 。 , 进展[ ] 海湖盐取化工, 005 , ( ) : -35. 国的普遍关心 加速锂资本开辟 提高锂财产程度 J . 2 34 1 32 。 , , 徐颖 王晓琳 陈飞国 等 三室膜电解法由硫酸锂制备氢氧化 [16] , , , . 是目前中国锂工业快速成长及亟待处理中的一项崭 锂的尝试研究[ ] 膜科学取手艺, 006 , 6 ( ) : 7-31. J . 2 2 3 2 新课题 因为卤水成分的多样性 盐湖锂资本开辟是 。 , 张彭熹 张保珍 唐渊 等 中国盐湖天然资本及其开辟操纵 [17] , , , .

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