高效鋰離子篩的制備與特性研究.pdf

1、分類號(hào)：TQl3密級(jí)：公開(kāi)學(xué)校代碼：10057研究生學(xué)號(hào)：12803004高效鋰離子篩的制備與特性研究StudyonPreparationandPropertiesofEfficientLithiumIonSieve專業(yè)名稱：環(huán)境工程指導(dǎo)教師姓名：王昶教授研究生姓名：王希申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：工學(xué)碩士論文提交日期：2015年3月論文課題來(lái)源：自選題目學(xué)位授予單位：天津科技大學(xué)摘要鹽湖鹵水中鋰的儲(chǔ)量較高，資源豐富(約占鋰資源總量70％80％)，提

2、取成本低，將逐漸取代鋰輝石成為鋰工業(yè)生產(chǎn)的主要原料。離子篩吸附劑法是目前公認(rèn)的最有前途的鹽湖鹵水提鋰方法，而錳氧化物型鋰離子篩又是研究的最多、綜合性能最好的無(wú)機(jī)鋰離子吸附劑。本論文的主要內(nèi)容是研究尖晶石LiMn204的改性，通過(guò)摻雜離子來(lái)提高尖晶石結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少錳的溶損率。首先，本論文研究了鋰，鈷元素?fù)诫s對(duì)尖晶石LiMn204晶體結(jié)構(gòu)的影響。一方面，以Mn304和LiOHH20為原料制備富鋰型前驅(qū)體Lil33Mnl6704。研究了p

3、H、溫度、初始鋰濃度等因素對(duì)吸附Li的影響。實(shí)驗(yàn)表明：離子篩對(duì)鋰離子的吸附容量開(kāi)始隨著pH的升高緩慢增加，但當(dāng)pH達(dá)到11以后吸附容量增加顯著，堿性越強(qiáng)，離子篩吸附容量越大；在同一溫度下，離子篩對(duì)鋰的吸附容量是隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，吸附容量在開(kāi)始比較短的時(shí)間內(nèi)急劇增加，到了48h后吸附反應(yīng)基本達(dá)到平衡。分別應(yīng)用了Langmuir、Freundlich吸附等溫方程、偽一級(jí)和偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程等對(duì)富鋰型離子篩在吸附液中的吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性

4、擬合，結(jié)果表明：離子篩對(duì)Li的吸附過(guò)程遵循Langmuir吸附等溫方程，吸附過(guò)程又符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程?？疾炝穗x子篩對(duì)主要金屬離子的選擇性及其循環(huán)吸附性能。實(shí)驗(yàn)表明：在整個(gè)選定的pH變化范圍內(nèi)，富鋰型離子篩的吸附作用為K，NaLi，對(duì)Li有較好的選擇吸附性。在循環(huán)過(guò)程中，吸附容量隨循環(huán)次數(shù)的增加衰減比較緩慢。該富鋰型離子篩的吸附容量為246mg／g，錳的溶損率約為6％較尖晶石LiMn204有了明顯的下降。另一方面，以Li2C03、Mn0

5、2和Co(CH3COO)241120為原料制備LiCoo1Mnl904，其合成過(guò)程與尖晶石LiMn204的合成過(guò)程一致，晶體結(jié)構(gòu)也未發(fā)生改變；鋰離子的洗脫率與尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn20495％鋰的洗脫率相比變化不是很大，但錳的溶損率由原有的25％左右下降到大致18％。說(shuō)明，一部分C03會(huì)取代Mn3，減少了發(fā)生歧化反應(yīng)的Mn3的量，此外，CoO比MnO的鍵能大，促進(jìn)了晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，減少了錳的溶損率。本論文中還研究了新型鋰離子篩的制備，用Nb