论文总字数：15728字

摘 要

锂是21世纪重要的能源材料，广泛应用于充电电池、药物、润滑剂等方面，近年来，市场对锂的需求增长迅速。我国盐湖锂资源丰富，离子筛吸附法因为选择性好，低毒性，被认为是最具前景的提锂方法，目前研究的锂离子筛存在溶损大的缺点。

本文研究了吸附量较大溶损相对较少的Li₄Mn₅O₁₂离子筛的制备方法及吸附性能，考察了操作参数Li/Mn、煅烧温度、煅烧时间对制得的离子筛结构及吸附性能的影响。根据Taguchi设计出L9正交实验表，选用越大越好的信噪比对实验结果进行方差分析(ANOVA)，将平衡吸附量作为响应参数，分析得出Li/Mn为1.2，煅烧温度为500℃，煅烧时间8h时，吸附量最大，经方差分析，煅烧温度对吸附量影响较大，煅烧时间影响较小，优化条件下，锂的吸附量达到22.3 mg·g^-1，锂脱附率达到95.65%，锰的溶损仅为5.93%。

关键词：Li₄Mn₅O₁₂ Taguchi 吸附

Optimization of adsorption and desorption properties of lithium ion sieve

Abstract

Lithiumisan absolutely necessary energy material for 21 century. Lithium plays an important part in several fields such as rechargeable batteries, medical drugs, lubricant greases. In recent years, the demands for lithium is increasing. Our country is rich in lithium water resources, Sieve lithium ions is considered to be the most promising approach, since it has low toxicity and high selectivity. However, we still have to solve the high manganese dissolution.

In this study, the preparation and adsorption property of Li₄Mn₅O₁₂ with high adsorption capacity and low dissolution of manganese was investigated. The effect of operating conditions such as Li/Mn mole ratio calcination temperature andcalcination time was investigated. The adsorption capacity was maximized by optimizing the operating conditions using Taguchi experimental design method. The larger-the-better signal-to-noise(S/N) was used to analyze the result of experiments. The equilibrium adsorption capacity was selected as response parameter. The best results were obtained at third level of Li/Mn mole ratio(1.2), third level of calcination temperature(500℃) and first level of calcination time(8h), the results indicated that the calcination temperature has significant effect on adsorption capacity, while calcination time shows very little effect on adsorption capacity. Under the optimized conditions, the adsorption capacity reached 22.3 mg·g^-1，the desorption percent was 95.65%, the dissolution of manganese was 5.93%.

Key Words：Li₄Mn₅O₁₂；Taguchi；Adsorption

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第一章 综述 1

1.1锂的用途及分布 1

1.2盐湖提锂技术研究进展 1

1.3锂离子筛研究进展 3

1.3.1锰系氧化物离子筛 4

1.3.2钛系氧化物离子筛 5

1.4 Taguchi实验方法 6

1.5课题的主要内容及研究意义 7

第二章 操作条件对锂离子筛综合性能的影响 8

2.1引言 8

2.2实验部分 8

2.2.1实验原料 8

2.2.2实验仪器 8

2.2.3实验步骤 9

2.2.4正交实验设计 11

2.2.5分析方法 12

2.3结果与讨论 13

2.3.1煅烧温度对离子筛前驱体结构的影响 13

2.3.2煅烧时间对离子筛前驱体的结构影响 13

2.3.3锂锰摩尔比对离子筛前驱体的结构影响。 14

2.3.4离子筛前驱体酸洗前后结构变化 15

2.4 Taguchi结果 16

2.5离子筛吸附脱附性能研究 18

2.5.1吸附量与吸附时间的关系 18

2.5.2脱附量与脱附时间的关系 19

第三章 实验结论 21

参考文献 22

致谢 24

第一章 综述

1.1锂的用途及分布

金属锂及其化合物应用很广泛，覆盖了社会中的方方面面，人们已经注意到了锂对现代工业发展的推动作用。锂的应用很广泛，例如可以用于有色冶金，用作电子湿度计测量常温下的微量湿度，做干电池的加成剂，也可用于有机合成和人造橡胶工业做接触剂和稳定剂，还可用于医药工业，制作特种陶瓷，热核发电等^[1-3]。锂在轻质合金领域也有不俗的表现，同时也广泛应用在能源领域，如锂离子电池等。

锂资源存在形式多样，能以矿物的固态存在，也能以液态的形式存在。固态的锂资源主要是锂矿石，世界上锂矿石的种类繁多，有锂磷铝石，铁锂云母等等。液态锂主要存在于海水中，盐湖卤水中也含有大量锂资源，还有少量以井卤水等形式存在。根据一些权威机构公布的数据统计，全球锂资源目前被探明的储量为3978万吨。而其中，59%的锂资源都存在于盐湖卤水中，而中国盐湖锂资源更是占到锂资源总储量的85%,从而使得盐湖卤水提锂成为了目前各国科研人员的热点。因此，推动盐湖提锂技术的发展，可以更好的开发中国的锂资源，对我国的锂行业的发展有重大影响，也能影响世界锂资源的格局，推动全球锂行业的发展。

1.2盐湖提锂技术研究进展

自步入21世纪以来，盐湖卤水锂行业发展迅速。盐湖提锂有很多种不同的工艺方法，但其主要步骤就是以下几步：（1）对初始盐湖卤水采用合适方法，比如蒸发浓缩等，使其中脱去一部分水分，提高盐湖卤水中锂离子浓度。（2）使用各种固液分离手段，使锂化合物从盐湖卤水中析出，结晶，从而最终得到锂的化合物。这种提锂方式有很多种工艺，比较典型的有太阳池升温沉锂法，煅烧法，碱法分离等。

请支付后下载全文，论文总字数：15728字