盐湖卤水中提取锂离子的研究

论文摘要

我国盐湖卤水中蕴含着十分丰富的金属锂资源。盐湖卤水中的锂是与大量的钾、镁等离子共存的,而高的Mg/Li比值增大了利用盐湖卤水资源生产锂盐的难度。本研究应用溶胶凝胶法制备了尖晶石结构的MnO2离子筛,该离子筛对锂离子呈现出高效选择性和高交换容量。研究了Li/Mn比、焙烧温度和酸浸脱过程对二氧化锰离子筛前驱体和离子筛结构的影响;运用XRD、IR等表征方法研究了MnO2晶相结构和形成机理:通过等温吸附曲线、吸附动力学及选择性吸附等实验研究了离子筛的吸附性能,并讨论了二氧化锰离子筛结构与吸附性能之间的关系;最后用不同浓度的盐酸洗脱实验研究其脱附效果。制备并研究了α、β、γ、δ四种晶型二氧化锰的晶体结构并应用于对锂离子的吸附。实验结果表明:α-MnO2的吸附效果最好,且具有很高的吸附选择性。研究了温度对α-MnO2吸附锂离子的影响,并通过吸附动力学来研究α-MnO2的吸附性能。并应用于模拟海水和模拟盐湖卤水中锂离子的吸附,表现出良好的优先选择吸附性能。采用流延成型法,以Ca2+改性海藻酸钠（SA）和戊二醇交联的壳聚糖（CS）为前驱体,制备改性m（SA-CS）聚合物双极膜,并用红外光谱、扫描电镜、热重测定、机械性能测定、溶胀度测定等手段对双极膜进行表征。将实验制备出的改性双极膜应用于分离不同价态的金属离子,以表观迁移速率表征离子的迁移特性。实验结果表明,m（SA-CS）双极膜能高效地将一价金属离子和二价金属离子等分离,从而排除了二价金属离子(如Mg2+)对分离提取锂离子的干扰。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 世界锂资源开发现状及需求趋势
• 1.2.1 锂资源的应用现状
• 1.2.2 世界锂资源的分布及供应格局
• 1.3 盐湖卤水提锂技术
• 1.3.1 沉淀法
• 1.3.2 离子交换吸附法
• 1.3.3 TBP（磷酸三丁酯）溶剂萃取法
• 1.3.4 煅烧浸取法
• 1.3.5 盐析法
• 1.3.6 碳化法
• 1.3.7 选择性半透膜法
• 1.4 离子筛提锂机理及合成
• 1.4.1 离子筛前驱体晶体结构及提锂机理
• 1.4.2 锂离子筛前驱体的合成方法
• 1.4.3 锂离子筛的制备
• 1.5 二氧化锰的结构与晶型
• 1.6 双极膜
• 1.6.1 双极膜的研究进展
• 1.6.2 双极膜的制备方法
• 1.6.3 双极膜的应用状况
• 1.7 本研究研究的目的及意义
• 第2章 溶胶凝胶法制备离子筛型锂离子吸附剂及其吸附性能的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和仪器
• 2离子筛的制备'>2.2.2 MnO₂离子筛的制备
• 2离子筛吸附锂的影响'>2.2.3 pH值对MnO₂离子筛吸附锂的影响
• 2离子筛对不同浓度锂标准溶液的吸附实验'>2.2.4 MnO₂离子筛对不同浓度锂标准溶液的吸附实验
• 2离子筛的吸附动力学曲线'>2.2.5 MnO₂离子筛的吸附动力学曲线
• 2离子筛的选择性吸附'>2.2.6 MnO₂离子筛的选择性吸附
• 2.2.7 盐酸浓度对洗脱效果的影响
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 前驱体合成条件的研究
• 2O₄前驱体与MnO₂离子筛结构的表征与比较'>2.3.2 LiMn₂O₄前驱体与MnO₂离子筛结构的表征与比较
• 2离子筛的吸附性能研究'>2.3.3 MnO₂离子筛的吸附性能研究
• 2.3.4 盐酸浓度对洗脱效果的影响结果分析
• 2.4 结论
• 第3章 α、β、γ、δ四种晶型二氧化锰对锂离子吸附的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 药品和仪器
• 3.2.2 α、β、γ、δ二氧化锰对锂标准溶液的吸附实验
• 2对锂标准溶液的吸附曲线'>3.2.3 α-MnO₂对锂标准溶液的吸附曲线
• 2的吸附动力学曲线'>3.2.4 α-MnO₂的吸附动力学曲线
• 2的选择性吸附实验'>3.2.5 α-MnO₂的选择性吸附实验
• 2对模拟海水中锂的吸附'>3.2.6 α-MnO₂对模拟海水中锂的吸附
• 2对模拟盐湖卤水中锂的吸附'>3.2.7 α-MnO₂对模拟盐湖卤水中锂的吸附
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 四种不同晶型二氧化锰的结构比较
• 3.3.2 α、β、γ、δ二氧化锰的吸附行为
• 2吸附锂标准溶液的影响'>3.3.3 温度对α-MnO₂吸附锂标准溶液的影响
• 3.3.4 吸附动力学曲线实验结果分析
• 3.3.5 选择性吸附的研究
• 2对模拟海水和盐湖卤水中锂的吸附'>3.3.6 α-MnO₂对模拟海水和盐湖卤水中锂的吸附
• 3.4 结论
• 第4章 m（SA-CS）双极膜的制备及其在盐湖卤水提锂中的应用
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验药品及仪器
• 4.2.2 双极膜的制备
• 4.2.3 膜的表征及性能测试
• 4.2.4 m（SA-CS）双极膜在离子分离中的应用
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 双极膜的红外光谱分析
• 4.3.2 双极膜的SEM分析
• 4.3.3 膜的热重分析
• 4.3.4 膜的机械性能测定
• 4.3.5 膜的溶胀性测定
• 4.3.6 m（SA-CS）双极膜在离子分离中的应用
• 4.3.7 盐湖卤水二价离子的除去
• 4.4 结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历