锰系锂离子筛复合材料制备及其提锂性能研究

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我国西部地热水是一种新类型的液体锂矿资源,可作为提锂的优质原料。但粉体吸附材料存在溶损高而难以生产应用等问题。因此,本论文开展复合吸附材料的制备及其在地热水中提锂性能研究,主要研究结果如下:(1)高性能Li1.6Mn1.6O4粉体吸附剂的合成采用水热法及高温固相法制备锰系锂离子筛前驱体Li1.6Mn1.6O4(LMO)。通过对比研究不同方法合成的锂离子筛吸附性能及锰的溶损率表明,高温固相法合成的离子筛吸附性能及锰溶损率均优于水热法制备的吸附剂。对LMO酸洗后HMO的酸洗条件及其吸附条件进行探究。研究结果表明:盐酸酸洗浓度为0.25 mol/L,固液比1:100,洗脱时间12 h;吸附条件下p H为12,吸附剂固液比1:1000。(2)纺丝纤维PVDF/HMO离子筛的制备及其提锂性能针对粉体吸附剂流动性差的问题,采用NMP为有机溶剂,PVDF为粘结剂,利用商业化台式湿法纺丝机结合湿法纺丝技术制备PVDF/HMO纺丝复合吸附剂。探究聚合物含量对纺丝液成型影响,HMO负载量对PVDF/HMO吸附性能的影响,以及PVDF/HMO纺丝吸附剂的最佳吸/脱附条件。研究结果表明:纺丝液中PVDF占比6%,HMO负载量越大,PVDF/HMO纺丝吸附剂的吸附容量越高,70%-PVDF/HMO理论吸附量可达16.21 mg/g。吸附p H为12,洗脱时间1 h,洗脱液固液比1:100。(3)纺丝纤维PVDF/HMO复合吸附剂地热水提锂性能探究PVDF/HMO纺丝吸附剂在地热水中吸附选择性、吸附动力学、热力学性能及循环稳定性。实验结果表明:PVDF/HMO对Li+具有较高吸附选择性,分配系数高达1404.96 m L/g。PVDF/HMO纺丝吸附剂在地热水中吸附锂的过程符合准二级动力学模型,相关系数为0.9998。分子扩散模型表明吸附锂的过程按两个阶段进行,第一阶段快于第二阶段。随这温度的升高,吸附剂吸附容量增加,ΔG<0,ΔH>0,ΔS>0,吸附过程是自发且放热的。平衡时间2 h,吸附容量14.95 mg/g,经过五次循环后,吸附剂的吸附容量为14.21 mg/g,Mn溶损率为1.74%,循环稳定性较好,表明该吸附剂具有从地热水中提锂的应用前景。
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