偏钛酸型锂吸附剂的制备及性能研究

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锂及其化合物被广泛应用于玻璃、陶瓷、医学、冶炼、核能、航空等众多领域。我国有丰富的液态锂资源,但是我国液态锂资源中锂含量比较低,而且镁锂比高,传统的提锂方法不适合用于此种盐湖提锂,因此有必要开发一种新的锂吸附剂,用吸附法有效分离盐湖卤水中的锂。本论文主要研究了偏钛酸型锂吸附剂的制备工艺及其吸附和洗脱再生性能,具体内容如下:1.以混晶型二氧化钛为钛源、碳酸锂为锂源,无水乙醇为分散介质,采用高温固相法合成偏钛酸型锂吸附剂前躯体Li2TiO3,从锂的抽出率、钛的溶损率和相应的锂吸附剂的吸附性能对前躯体进行考察,并用XRD和SEM等手段对合成产物进行表征,结果表明,在锂钛摩尔比为2、焙烧温度为850℃、焙烧时间为24小时合成得到性能较好的纯相单斜晶系偏钛酸锂。2.用盐酸对偏钛酸型锂吸附剂前躯体进行酸洗,制备得到偏钛酸型锂吸附剂H2TiO3。研究了酸洗温度、盐酸浓度、酸洗时间、液固比等因素对锂吸附剂前躯体酸洗性能的影响,以及酸洗时间对吸附容量的影响。结果表明:在酸洗温度60℃、盐酸浓度0.25M、酸洗时间24小时、液固比100:1的条件下,制备得到锂吸附剂H2TiO3,此时锂的抽出率为85.62%、钛的溶损率为0.17%。3.研究了吸附时间、酸洗时间、液固比、pH、吸附温度等因素对锂吸附剂在纯锂溶液中的吸附性能,结果表明:锂吸附剂在含锂694mg·L-1的LiOH溶液以及含锂87.5 mg·L-1和282.5 mg·L-1(pH=10.1的氨水-氯化铵缓冲体系)的LiCl溶液中的饱和吸附容量分别为:39.8mg·g-1、30.9 mg·g-1、28.63 mg·g-1,锂吸附剂对Li+的吸附过程符合伪二级动力学方程,表明吸附过程主要为化学吸附;吸附过程符合Langmuir吸附等温方程,吸附过程为单层吸附。4.锂吸附剂吸附锂后用盐酸洗脱再生,研究了洗脱温度、盐酸浓度、洗脱时间等因素的影响,结果表明在洗脱温度为60℃,液固比为100:1,盐酸浓度为0.25M、洗脱时间为2小时的条件下进行洗脱再生,此时锂的脱附率为88.68%,钛的溶损率为1.21%左右。5.研究了偏钛酸型锂吸附剂在盐湖卤水中吸附性能、循环性能以及其对金属离子的选择性,结果表明偏钛酸型锂吸附剂在盐湖卤水中吸附10天的吸附容量为20.78 mg·g-1;在盐湖卤水中循环吸附-脱附八次,结构变化不大,吸附容量保持在14mg·g-1左右,脱附容量保持在14.5 mg·g-1左右,钛的溶损率保持在1.2%左右。第一次吸附时,锂吸附剂对盐湖卤水中几种主要金属离子的选择性次序为:Li+>Mg2+>Na+>K+。随着循环过程的进行,锂吸附剂对Li+的选择性增大,对Mg2+、Na+和K+的选择选择性减小,同时锂钾、锂钠、锂镁的分离系数随着循环次数的增加而变大,到第八次吸附,Li+、Mg2+、Na+、K+的分配系数为:142.42、1.39、4.83、4.60,锂钾、锂钠、锂镁的分离系数分别为:30.98、29.46、102.4。
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