鋰離子篩的制備和性能研究.pdf

1、鋰及其化合物廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、陶瓷、玻璃、化工、電子等領(lǐng)域，特別是在航天、核能、新能源工業(yè)中的開發(fā)應(yīng)用，更是備受世人關(guān)注。隨著人類對鋰及其化合物需求的不斷擴大，陸地鋰資源日漸缺乏，人們將目光轉(zhuǎn)向蘊藏著豐富鋰資源的海水中。由于海水中鋰濃度極低，因而離子篩吸附材料成為海水提鋰的最具有發(fā)展前景和最具實用性的材料，成為科學(xué)家們研究的熱點。本論文研究了鋰錳復(fù)合氧化物鋰離子篩的制備及其吸附性能和再生能力，為開發(fā)一種對鋰吸附選擇性好、循環(huán)利用率高、成本

2、相對較低且對環(huán)境無污染的鋰吸附劑作了前期的探索研究工作。 1、用Li<,2>CO<,3>作為鋰源、MnO<,2>作為錳源，采用微波一高溫固相合成法制備離子篩前驅(qū)體LiMn<,2>O<,4>?？疾炝瞬煌琇i/Mn摩爾比、不同焙燒溫度、不同焙燒時間對合成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的影響，確定了最佳合成條件。用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(IR)對產(chǎn)物進行結(jié)構(gòu)表征。結(jié)果表明：制得的LiMn<,2>O<,4>產(chǎn)物結(jié)晶度高，無雜相，棱

3、角分明，晶形較完美，為典型的尖晶石形貌。紅外光譜在613、510、1035 cm<'-1>處分別有對應(yīng)于產(chǎn)物中Mn(Ⅳ)—O、Mn(Ⅲ)—O和Li—O鍵的吸收峰。 2、采用鹽酸作為抽提劑，對前驅(qū)體進行洗脫抽鋰，考察不同濃度鹽酸和不同酸浸時間對鋰的遷出和骨架中錳的溶損的影響。結(jié)果表明：在靜態(tài)洗脫中，當鹽酸的濃度在1.0 mol·L<'-1>、洗脫時間在24h時，前驅(qū)體中鋰的遷出率較大，同時骨架中錳的溶損相對較低。從XRD圖譜分析可

4、知：酸洗對產(chǎn)物尖晶石結(jié)構(gòu)沒有影響，只是由于部分鋰被氫取代，導(dǎo)致晶胞收縮；同時由于H<'+>的進入，削弱了Li—O鍵，增強了Mn(Ⅲ)—O鍵，所以在紅外光譜圖中，Mn(Ⅲ)—O鍵的吸收峰發(fā)生了藍移，Li—O鍵的吸收峰發(fā)生了紅移。在模擬動態(tài)實驗中，前驅(qū)體采用濃度為1.0 mol·L<'-1>的鹽酸重復(fù)洗脫5次即可達到鋰離子篩的要求。 3、在鋰離子篩吸附條件的研究實驗中，考察了不同酸度下離子篩對鋰的吸附能力的影響，確定了合適的吸附條件

5、。實驗表明：溶液的酸度對吸附反應(yīng)有很大的影響，酸度越小，越有利于吸附反應(yīng)的進行。在靜態(tài)吸附實驗中，在pH=8時，離子篩對鋰的飽和吸附容量達5.99mg·g<'-1>。隨著pH值從9增大到11，離子篩對鋰的吸附量緩慢升高。在海水提鋰的實際應(yīng)用中，pH值控制在8～9較為合適。 4、由于靜態(tài)條件下離子篩對鋰的吸附容量較小，采用了模擬動態(tài)法進行吸附實驗。另外，通過對離子篩的吸附產(chǎn)物進行再次酸洗－吸附實驗，對鋰離子篩再生能力作了初步研究。