[0007] 本发明的目的是提供一种粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片，特别是以纳米氧化铝水溶胶作为粘合剂的粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片，将其装填在吸附-解吸塔中，用以吸附分离盐湖卤水或海水中的低浓度锂离子，将锂离子筛片模压制成直径为5-10mm的圆柱体或扁球体，单个锂离子筛片等效体积为0.05-1.0cm3，孔隙率为30%-50%，密度为500-900kg/m3，锂离子筛质量占锂离子筛片质量的30%-40%，纳米氧化铝质量占锂离子筛片质量的10%-20%，其余质量为粉煤灰漂珠，锂离子筛片的锂离子吸附容量为10-20mg/g；所述的粉煤灰漂珠是市售的保温耐火材料用轻质或重质粉煤灰漂珠，是燃煤热电厂的燃煤废渣；所述的锂离子筛是锰系锂离子筛、钛系锂离子筛或掺杂系锂离子筛之一；所述的纳米氧化铝水溶胶粘合剂是由异丙醇铝水解-胶溶制备的。
[0008] 本发明中异丙醇铝水解-胶溶形成稳定的纳米Al2O3水溶胶，溶胶粒径为5-10nm，真空浓缩后作为锂离子筛前驱体的粘合剂、成膜剂、掺杂剂和锂离子筛的防溶损包覆剂。纳米Al2O3水溶胶干燥固化形成多孔膜，不影响锂离子的传质。
[0009] 本发明中锂离子筛前驱体是Li1.3Mn1.6O4、Li1.6Mn1.6O4 、Li4Ti5O12或Li2TiO3之一，经过粉煤灰漂珠的分散和纳米Al2O3的粘合和包覆，形成多孔的锂离子筛片，使其具有更好的亲水性、吸脱附性能和防溶损能力，大量微孔道为锂离子吸脱附提供了传质通道，并不影响吸脱附速度。
[0010] 本发明中纳米Al2O3在150-180℃下就能够和粉煤灰漂珠为代表的玻璃类材料烧结在一起，将包覆的锂离子筛固定在粉煤灰漂珠上，在通常的烘箱中就能实现，而不需要采用昂贵的高温炉设备，大大简化了生产工艺和降低了生产成本。在热处理过程中纳米Al2O3可以掺杂到锂离子筛分子中改善其吸脱附性能，事实上纳米Al2O3本身就是良好的锂离子筛材料。
[0011] 本发明中粉煤灰漂珠粉煤灰漂珠的主要化学成分为硅和铝的氧化物，其中，二氧化硅约为50%-65%，三氧化二铝约为25%-35%，直径为0.01-0.1mm，内核为空心真空，密度为3
420-720kg/m ，具有颗粒细、中空、质轻、高强度、耐磨、耐高温、保温绝缘、绝缘阻燃等多种特性，广泛应用于耐火材料行业。当煤粉在热电厂锅炉内燃烧时,粘土物质熔融成微液滴,在炉内湍流的热空气作用下高速自旋,形成浑圆硅铝球体。燃烧和裂解反应产生的氮气、氢气和二氧化碳等气体,在熔融的高温硅铝球体内迅速膨胀,在表面张力作用下，形成中空的玻璃泡，然后进入烟道迅速冷却,硬化后成为高真空的玻璃态空心微珠。本发明中首次选用粉煤灰漂珠作为锂离子筛载体，用以制备粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片，用以代替有机聚合物材料。
[0012] 本发明中粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片的创新思路来源于发明人长期从事太阳电池玻璃镀膜和无机纳米材料的深入研究，与现有技术在纳米二氧化硅空心球上负载锂离子筛不同，充分利用了粉煤灰漂珠质轻和尺寸大的特点，负载锂离子筛后能够形成宽大的传质孔道，有利于锂离子筛的吸脱附能力发挥；充分利用了粉煤灰漂珠原料来源广和价格低廉的优势，容易实现工业化应用。
[0013] 本发明的另一目的是提供一种粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片的制备方法，包括粉煤灰漂珠的预处理、锂离子筛前驱体片配料、锂离子筛前驱体片压片、锂离子筛前驱体片烧结、锂离子筛前驱体片酸洗脱锂和锂离子筛片的评价，具体步骤为：
[0014] （1）将粉煤灰漂珠浸渍在含有质量百分浓度为0.1%-0.5%的表面活性剂和质量百分浓度为3%-5%的盐酸水溶液中0.5-2h，然后去离子水清洗，沥水后晾干，以提高其表面粗糙度和表面润湿性能，所述表面活性剂是常用的阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂；
[0015] （2）将有机铝化合物溶解在异丙醇中，然后缓慢滴加到质量百分浓度为1%-3%的硝酸水溶液中，在60-70℃下水解-胶溶生成透明的纳米Al2O3水溶胶，真空浓缩得到质量百分浓度为30%的纳米Al2O3水溶胶，溶胶粒径为5-10nm；
[0016] （3）在强烈搅拌下将粉碎到400-500目的锂离子筛前驱体粉末和经过预处理的粉煤灰漂珠在均质机中混合均匀，然后加入纳米Al2O3水溶胶，控制投料质量比为：粉煤灰漂珠：前驱体：纳米Al2O3=1：0.5-1：0.2-0.5，在室温下搅拌1-2h形成锂离子筛前驱体片配料；
[0017] （4）将锂离子筛前驱体片配料装入压片机的模具中，模压形成直径为5-10mm的圆柱体或扁球体；
[0018] （5）将其转入烘箱中，在150-180℃下烘干烧结2-3h，冷却后形成高强度的锂离子筛前驱体片；
[0019] （6）将其浸入0.2-1.0mol/L的盐酸溶液中，使锂离子筛前驱体片中的锂离子脱附，再用去离子水清洗，得到粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片；
[0020] （7）将粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片装填在吸附塔中，循环喷淋含有200mg/L氯化锂的模拟卤水4-16h，使其达到饱和吸附，测得其吸附容量为10-20mg/g，吸脱附循环10次后吸附容量也没有明显变化。
[0021] 本发明中粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片的吸附容量是采用离子色谱法测定吸附前后模拟卤水中锂离子浓度计算得出的。
[0022] 本发明所用的实验原料异丙醇铝、乙酰丙酮铝、硝酸和氯化锂均为市售化学纯试剂。所用的粉煤灰漂珠是市售保温耐火材料用轻质或重质粉煤灰漂珠。锂离子筛前驱体Li1.3Mn1.6O4、Li1.6Mn1.6O4 、Li4Ti5O12和Li2TiO3是参照文献采用溶胶凝胶法制备得到。
[0023] 本发明的有益效果是：
[0024] （1）粉煤灰漂珠负载的锂离子筛片同时解决了锂离子筛吸附剂的成型和溶损难题，容易在工业化吸附塔中推广应用；
[0025] （2）采用纳米Al2O3水溶胶作为锂离子筛的粘合剂，不需要经过高温烧结，在烘箱温度范围就能完全固化，并维持锂离子筛的吸附容量和吸脱附速度稳定。
