论文总字数：21296字

摘 要

随着锂应用的日渐广泛，盐湖卤水中的锂资源的提取方法得到了更多的关注，而目前投入工业化的盐湖提锂方法普遍效益不佳，使得新工艺的开发尤为迫切。锂离子筛技术是一种极有前景的绿色提取技术，粉体回收工艺的开放和降低溶损是其投入工业化应用的关键问题。相比而言，动态吸附-脱附过程更能反馈出离子筛实际的工程应用潜力。

本研究通过水热法制得了掺杂Fe₃O₄的Li_1.6Mn_1.6O₄锂离子筛磁性前驱体，对其进行了动态吸附-脱附性能的研究。得出最佳实验条件为床层高度24cm，进料速度1rpm,进料浓度60mg，相应的平衡吸附量为5.681mg·g^-1,吸附了总样液中锂离子含量的41.0%，五次循环后吸附量保持为首次吸附量的51.0%

关键词：动态吸附 脱附 锂离子筛 Fe₃O₄

Study on Adsorption Properties of Fe₃O₄ Modified Lithium Manganese Oxide Ion Sieve

Abstract

With the increasing use of lithium, the extraction method of lithium resources in salt lake brine has received more attention. However, the current method of lithium extraction from industrial lakes is generally ineffective, making the development of new processes particularly urgent. Lithium ion sieve technology is a promising green extraction technology. The opening of the powder recovery process and the reduction of dissolution are the key issues for its industrial application. In contrast, the dynamic adsorption-desorption process is more able to feed back the actual engineering application potential of the ion sieve.

In this study, a magnetic precursor of Li1.6Mn1.6O4 lithium ion sieve doped with Fe3O4 was prepared by hydrothermal method, and its dynamic adsorption-desorption performance was studied. The best experimental conditions are as follows: the bed height is 24cm, the feed rate is 1rpm, the feed concentration is 60mg, and the corresponding equilibrium adsorption amount is 5.681mg•g-1, which adsorbs 41.0% of the total lithium ion content, five times. The amount of adsorption after the cycle is kept at 51.0% of the initial adsorption amount.

Keywords: Dynamic adsorption；Desorption; Lithium ion sieve；Fe₃O₄

目录

第一章 绪论 1

1.1 膜分离提取方法 1

1.2 煅烧-浸取提取方法 2

1.3 溶剂萃取提取方法 2

1.4 吸附提取方法 2

第二章 锂离子机理综述 4

2.1 锂离子筛的种类 4

2.2.1 钛系锂离子筛 4

2.2.2 锰系锂离子筛 4

2.2锂离子筛的吸附、脱附机理 5

2.2.1 氧化还原机理 5

2.2.2 离子交换机理 5

2.2.3 氧化还原与离子交换复合的机理 6

2.2.4 PDC机理 6

2.3锂离子筛的溶损 6

2.4锂离子筛粉体回收 8

2.4.1 成型 8

2.4.2 膜耦合 9

2.4.3 磁化改性 9

2.5前驱体的合成方法 9

2.5.1 固相法 10

2.5.2 软化学法 10

第三章 实验设计 12

3.1实验仪器和试剂 12

3.2制备过程 13

3.3表征与测定 14

第四章 实验结果 15

4.1不同操作下吸附柱动力学参数的测定结果 15

4.1.1 初始进料浓度对穿透曲线形态的影响 15

4.1.2 进料速度对穿透曲线形态的影响 16

4.1.3 吸附床层高度对穿透曲线形态的影响 17

4.2最优操作条件下HMO的吸附-脱附性能 17

4.2.1 HMO的吸附性能 18

4.2.2 HMO的动态脱附性能 18

4.2.3 HMO的动态吸附-脱附循环性能 20

第五章 结论与展望 21

5.1 结论 21

5.2 展望 21

参考文献 23

致谢 26

第一章 绪论

金属锂是一种重要的战略资源，锂元素的化合物广泛应用于各个领域，国际市场上锂需求量与日俱增。^[1]而传统的矿石提锂方法能耗大、成本高，而且储量不足，锂矿石资源的探明储存量只有40万吨，不能满足市场上的远期需求，正在被当下的新兴方法——盐湖卤水或海水中提锂所取代。^[1]盐湖卤水含有丰富的锂资源,占世界锂储量和锂储量基础的66% 和80% 以上。1996年, ^[2]世界各国从卤水资源中生产的锂产品(以Li₂CO₃计)已占锂产品总量的85%以上。

我国卤水锂资源比较丰富，青藏地区盐湖的锂资源富集度较高。其中，^[3]藏北西部的扎布耶盐湖和东部的班戈-杜佳里湖,锂资源预计储量分别为837万吨和50万吨。柴达木盆地^[4]现已查明有11个盐湖,主要分布于察尔汗、一里坪、西台吉乃尔、东台吉乃尔、大柴旦等五个盐湖。盐湖卤水成分复杂， 微量的Li 离子与大量的Na 、K 、B³ 、Mg² 、Ca² 等阳离子共存。由于其它阳离子与Li 的化学性质极为接近，导致卤水中的Li 难以采用常规方法分离。

目前一些国家采取传统的、不具有离子选择性的蒸发法分离锂盐，此方法受盐湖离子种类及含量影响，有很大局限性。除东台吉乃尔盐湖和西台吉乃尔盐湖外，我国的盐湖卤水普遍具有高镁锂比（Mg/Al）的特点，直接蒸发得不到高纯度的锂盐，势必要采取具有高选择性的分离方法。现阶段而言，从盐湖卤水中选择性分离Li 的主流方法有溶剂萃取法、共沉淀法、吸附法、膜分离法、煅烧-浸取法。下文中主要对上述的这些主流方法进行简要的说明。

请支付后下载全文，论文总字数：21296字