纳米纤维基锂离子筛复合吸附剂设计制备及提锂性能研究

来源 :石河子大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huanle986
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本文根据高镁锂比卤水提锂难的问题,基于尖晶石型H1.6Mn1.6O4具有较高的锂选择性优势,设计制备了具有三维骨架结构的多孔锰基锂离子筛纳米纤维吸附剂、EVOH@LMO中空纤维膜吸附剂;组装EVOH@LMO中空纤维膜组件,系统的研究了组件结构、吸附-解吸工艺等对提锂性能的影响;建立了毛细管束模型来描述锂离子在不同运行条件下的膜组件吸附解吸和穿透行为,其具体结果如下:多孔纳米纤维锂离子筛的设计及提锂性能研究:利用静电纺丝和高温煅烧技术设计制备了具有仿生三维骨架结构的锂离子筛。考察了金属盐、高分子含量、煅烧温度、煅烧时间以及升温速率的影响,实现了多孔纳米纤维锂离子筛的可控制备。吸附结果表明其最大吸附量可达37.37 mg·g-1,五个吸附循环之后,吸附剂对Li+的吸附容量为初始吸附剂的94.86%,对的选择性为421.68,具有良好循环性能和高的吸附选择性。EVOH@LMO中空纤维膜复合吸附剂制备及动态提锂性能研究:研究结果表明EVOH@LMO中空纤维膜具有对称的指状孔结构,主要以中孔为主,孔结构均匀且致密,且LMO在高分子骨架中分散均匀。动态提锂实验表明吸附平衡时间和完成解吸时间分别为200 min和60 min,较粉体吸附剂分别缩短约72.2%和91.7%,EVOH@LMO中空纤维膜的锰溶损率保持在0.4%-1.1%。盐湖卤水吸附实验表明EVOH@LIS中空纤维膜复合吸附剂上几乎没有Na+、K+、Ca2+和Mg2+的吸附,对Li+具有高选择性。中空纤维膜组件提锂过程实验及传质模型研究:吸附实验表明,当膜组件长度为15 cm,纤维填充数量为50根,吸附液流量和浓度分别为5 m L·min-1和200 mg·L-1,解吸流量为10 m L·min-1时提锂性能较好。模型计算结果表明,吸附过程中在高流量和高初始浓度的情况下SSE值较低(低于0.044),表明毛细管束模型模拟充分描述了高流量和高初始浓度吸附过程中膜组件的吸附性能。虽然模拟结果在曲线转折处与实际数据偏差较大,但在起始和结尾处基本吻合。表明,毛细管束模型对于预测膜组件提锂过程优化具有一定的指导意义。
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