偏鈦酸型鋰離子交換劑的制備及其性能.pdf

1、鋰是一種重要的金屬資源，在軍工以及國民生活中占據(jù)舉足輕重的地位，我國鋰資源豐富，主要蘊(yùn)含在鹽湖鹵水等液態(tài)鋰礦中，離子交換法操作簡便、經(jīng)濟(jì)環(huán)保，能夠克服傳統(tǒng)方法的某些不足，有望成為一種新型鹵水提鋰方法，研究具備良好性能的鋰離子交換劑是推動離子交換法發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，無機(jī)金屬氧化物鋰離子交換劑選擇性好，交換容量大，是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)，偏鈦酸型離子交換劑是其中最典型的一種。本文以此為基礎(chǔ)，做了以下幾方面工作：
　　首先了解我國鋰資源分布

2、及應(yīng)用現(xiàn)狀，比較各種液態(tài)鋰礦開采方法，分析離子交換法的應(yīng)用前景，討論鋰離子交換劑研究現(xiàn)狀，選取恰當(dāng)?shù)牟牧虾铣煞椒ā?br>　　以鈦酸四丁酯、乙酸鋰為原料，乙醇為溶劑，乙酸為水解抑制劑，采用醇鹽水解溶膠凝膠法制備交換劑前驅(qū)體 Li2 TiO3粉末，實(shí)驗(yàn)探究乙酸用量、陳化和焙燒條件對產(chǎn)品的影響，發(fā)現(xiàn)乙酸與鈦酸四丁酯摩爾比為5、常溫陳化8 d、干凝膠600℃焙燒8 h后，可得到物相單一、顆粒均勻、形貌完好的Li2 TiO3粉末，粒徑300-4

3、00 nm。
　　使用鹽酸對前驅(qū)體 Li2 TiO3進(jìn)行酸洗改型，制備偏鈦酸型鋰離子交換劑Li2 TiO3(H)，測定酸濃度、溫度、時(shí)間對Ti溶損度和Li抽提率的影響，當(dāng)鹽酸濃度為0.1 mol·L-1，45℃酸洗20 h時(shí)獲得較好效果，Ti溶損度低于0.15%，Li抽提率約97.5%。Li2TiO3(H)交換劑的比表面積為38.8268 m2?g-1，最可幾孔徑為2.0 nm，孔體積為0.0834 cm3·g-1。顆粒均勻松散，

4、粒徑約500 nm，Li2TiO3(H)與Li2TiO3的XRD和SEM圖譜有明顯區(qū)別。
　　通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)探究偏鈦酸型鋰離子交換劑 Li2TiO3(H)對 Li+的交換性能，測定 pH、反應(yīng)時(shí)間、初始濃度、溫度對吸附量的影響，討論反應(yīng)動力學(xué)、熱力學(xué)及吸附等溫模型，實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，最佳吸附條件為：pH=12.8、純Li溶液初始濃度200 mg?L-1、35℃恒溫震蕩吸附3 h，獲得最大吸附量約32mg?g-1，吸附過程自發(fā)放熱，符合

5、準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和Langmuir吸附等溫模型。材料表現(xiàn)出較好的鋰離子交換性能。
　　測試鋰離子交換劑Li2 TiO3(H)的循環(huán)性和選擇性，在適宜的吸附和洗脫條件下，對純鋰溶液進(jìn)行5次吸附-再生循環(huán)，吸附量先下降后趨于平緩，最終穩(wěn)定在22 mg·g-1左右，吸附性能下降23%，單次循環(huán)Ti溶損度保持在0.2%以下，材料表現(xiàn)出一定的循環(huán)性能，循環(huán)前后樣品的XRD和SEM表征結(jié)果基本無變化。在5種堿金屬和堿土金屬離子等物質(zhì)量共存體系