錳系鋰離子篩鈦摻雜改性工藝及其性能研究.pdf

1、離子篩吸附法從高M(jìn)g/Li比鹵水中提鋰是目前研究的熱點(diǎn)之一，而錳氧化物鋰離子篩由于具有成本低廉、分離系數(shù)高、吸附量大從而成為綜合性能最好的無機(jī)鋰離子篩吸附劑，錳的溶損及造粒工藝是該鋰離子篩實(shí)現(xiàn)工業(yè)化亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。本論文主要研究了摻鈦改性錳系鋰離子篩前驅(qū)體的制備工藝以及該離子篩的酸浸和吸附性能，并探索研究了一種新型造粒工藝，對制備的粒狀吸附劑性能進(jìn)行研究。
　　以MnSO4和Ti(SO4)2分別作為錳源和鈦源，采用共沉淀-水熱

2、合成法獲得樣品經(jīng)煅燒后成功制備了摻鈦的錳系鋰離子篩，通過對影響樣品合成的幾個(gè)重要因素進(jìn)行考察，得出合成該鈦摻雜錳系鋰離子篩的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件:Ti(SO4)2和MnSO4摩爾配比x(Ti/Mn)=0.03、水熱合成反應(yīng)母液中鋰濃度3.2 mol/L、反應(yīng)溫度為230℃、反應(yīng)時(shí)間為12h，合成樣品在410℃煅燒6h后獲得鈦摻雜錳系鋰離子篩吸附劑前驅(qū)體。
　　對合成樣品進(jìn)行酸浸和吸附研究，結(jié)果表明:酸浸2h后，前驅(qū)體中Li解析完全，完全轉(zhuǎn)

3、化成離子篩吸附劑。該離子篩吸附劑在鋰溶液中12h前吸附速率較快，吸附2h，吸附量就達(dá)到了16.44mg.g-1;12 h時(shí)，吸附量為19.71 mg·g-1，在12h以后吸附速率降低，吸附量增長非常緩慢。pH值對離子篩吸附劑的吸附量影響很大，在堿性條件下吸附性能較好，在pH=13.93時(shí)達(dá)到最大值34.18 mg·g-1。
　　將合成的樣品使用CST-200進(jìn)行疏水改性研究，為后續(xù)造粒研究做準(zhǔn)備，通過研究發(fā)現(xiàn)最佳的改性條件為:CS

4、T-200溶液濃度為11g·L-1、改性溫度80℃、攪拌速度700 r·min-1、改性時(shí)間4h，該條件下獲得的樣品具有最佳的疏水性能，測量的最大接觸角θ=154.55℃。通過對樣品改性前后微觀形貌進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)改性前后粉體顆粒均細(xì)，分布均勻。
　　對制備的粒狀鋰離子篩吸附劑進(jìn)行微觀形貌分析以及酸浸吸附實(shí)驗(yàn)，酸浸和吸附實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明:制備的粒狀吸附劑為球形顆粒，并且具有疏松多孔結(jié)構(gòu)。30℃下酸浸3h，鋰的溶出率為55％。粒

5、狀吸附劑對鋰的吸附量隨溫度和鋰溶液鋰濃度的升高而增大，在30℃鋰溶液中吸附8h后，對鋰的吸附量為12.05mg·g-1。
　　分別利用Langmuir吸附等溫方程和Freundlich吸附等溫方程對粒狀吸附劑在鋰溶液中的吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，結(jié)果表明:粒狀吸附劑對鋰溶液中Li+的吸附遵循Langmuir吸附等溫方程，相關(guān)系數(shù)R2=0.9980，為單分子層化學(xué)吸附，鋰濃度對吸附量的影響比較大。分別利用吸附動(dòng)力學(xué)一級模型和吸附動(dòng)力學(xué)二

6、級模型以及顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型對粒狀吸附劑在鋰溶液中的吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，結(jié)果表明:粒狀鋰離子篩吸附劑對鋰的吸附符合動(dòng)力學(xué)二級模型，是化學(xué)吸附過程，顆粒內(nèi)擴(kuò)散不是吸附過程的控制步驟，吸附過程不是由單一過程控制。
　　研究了粒狀鋰離子篩吸附劑在新疆羅布泊老鹵鹵水中的吸附性能以及粒狀鋰離子篩吸附劑對鹽湖鹵水主要離子的分離性能和循環(huán)吸附性能，研究發(fā)現(xiàn)吸附10 h后粒狀鋰離子篩的吸附量達(dá)到平衡為6.92 mg·g-1;粒狀鋰離子篩吸附劑主要離