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具有尖晶石结构的λ-MnO2是一种优良的Li筛分材料,对Li的吸附容量大,选择性好,可用于从低浓度的Li溶液海水、盐湖卤水中提取Li。 本文以固相反应法合成了具有尖晶石结构的LiMn2O4,应用原子吸收光谱、化学分析测定了LiMn2O4在静态酸浸过程中的Li浓度、锰离子浓度及固体产物中的锂、锰含量,研究了LiMn2O4的粒度、体系的酸度对静态酸浸过程的影响。结果表明,LiMn2O4的粒度对酸浸结果没有明显影响。当HCl浓度小于1.0mol·L1时,Li的迁出率和锰离子的溶出率随酸度的增加而增加,但溶液中的Li/Mn摩尔比接近理论值,为2左右,且酸度越大,Li的洗脱越完全,λ-MnO2中残留的锂越少。由此得出静态酸浸的最佳条件:HCl浓度为1mol·L1,酸浸时间为120h。 动态酸浸表明,其最佳条件为:LiMn2O4的粒度应在80~120目之间,HCl浓度为0.5mol·L-1。且动态柱交换可以最大效率地利用酸,物料损耗少,能进行连续不断的吸附-洗脱循环,是种较好的Li-吸附-洗脱工艺方法。 对所制得的高纯度的λ-MnO2进行离子吸附性能研究。溶液的pH值对λ-MnO2的吸附容量影响很大,其吸附容量Q随pH值的增加而增加,当pH=12,Q为3.80mmol/g。测定了碱金属离子的分配系数Kd,在pH=6时,对Li-的分配系数Kd为34063.7,对碱金属离子的选择顺序为:Li>>Rb>Cs>K>Na,分析结果表明,λ-MnO2是一种可用于从盐湖卤水中提取Li-的具有重要应用前景的材料。 通过XRD、SEM、IR、化学分析表明,λ-MnO2在吸附/洗脱过程中,保持尖晶石结构不变,只是晶胞参数略有变化,发生了局部规整反应,其反应过程可表示为: LiMn2O4(尖晶石结构)(?)λ-MnO2(尖晶石结构) 本实验中Li-在抽提/嵌入过程中溶液的颜色发生多种不同的变化,λ-MnO2离子筛在抽提/嵌入Li-过程中发生的反应是比氧化还原机理更为复杂的反应。