新型钛基锂离子筛的制备及其性能研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文新型钛基锂离子筛的制备及其性能研究论文作者：王妮学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：海洋化学工程与技术指导教师：纪志永职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMarineChemicalEngineeringandTechnologySTUDYONTHEPREPARATIONOFTI-BASEDLITHIUMIONSIEVEANDITSPROPERTYbyWangNi

2、Supervisor:Prof.JiZhiyongMay2016摘要锂及其化合物被广泛应用于国民经济和国防建设等领域。我国的液态锂资源储量大，但是锂含量较低，传统的提锂方法不适合从盐湖提锂，因此有必要开发一种新的锂吸附剂，用离子交换与吸附法有效分离提取盐湖卤水中的锂。本文主要研究了单斜晶系钛基锂离子筛的制备及其吸附性能，考察了不同洗脱剂对离子筛前驱体的洗脱、洗脱所得离子筛的吸锂能力，以及离子筛在卤水提锂中的应用。具体内容如下：（1）以碳酸锂和二氧化钛为原料，采用高温固相法合成锂离子筛前驱体。考察了焙烧温度、焙烧时长以及Li2CO3

3、/TiO2摩尔比对前驱体结构的影响，并利用XRD和SEM等手段对阶段产物进行了表征。结果表明：Li2CO3/TiO2摩尔比为1.05、升温速率4℃/min和850℃高温焙烧5h的条件下，可制得纯度较高的单斜晶系锂离子筛前驱体LTO（Li2TiO3）。（2）分别以盐酸和过硫酸钠溶液洗脱在最优条件下合成的前驱体，考察了不同浓度（0.2、0.5、0.8和1.0mol/L）的两种洗脱剂对离子筛前驱体LTO洗脱-吸附过程的影响。结果表明：盐酸室温洗脱前驱体4h可洗脱完全，产物(H)-TO在等体积的0.1mol/LLiCl溶液和0.1mol/

4、LLiOH溶液中停留100min可达吸附平衡；过硫酸钠60℃洗脱前驱体30min锂脱出量接近平衡，(Na)-TO与等体积的0.1mol/LLiCl溶液和0.1mol/LLiOH溶液接触50min吸附可达平衡。两种洗脱剂制备的离子筛的吸附过程均符合伪二级动力学模型，而且过硫酸钠洗脱制备的离子筛的吸附动力学参数优于盐酸作为洗脱剂的情况。LTO、(H)-TO（或(Na)-TO）和(Li)-TO的形貌和晶体结构基本一致，只是晶胞参数随着Li+的脱出和迁入呈现规律性变化。（3）分别对0.5mol/L盐酸和0.8mol/L过硫酸钠溶液洗脱前驱

5、体制得的离子筛在模拟盐湖卤水中进行了吸锂探究，考察锂的吸附量以及两种溶液中共存离子对锂吸附的影响。结果表明：盐酸洗脱所得离子筛对溶液中的锂具有较好的选择性，溶液中共存离子的存在对吸锂量有一定影响；过硫酸钠洗脱所得离子筛对溶液中的锂具有较好的选择性，溶液中共存离子的存在对吸锂量的影响较小；过硫酸钠制备的离子筛对Li+离子的分配系数以及对K+、Na+和Mg2+的分离系数均大于盐酸的情况，随着循环应用进行，离子筛始终保持对Li+的选择性最大。关键字：锂，钛，离子筛，洗脱，吸附，卤水IABSTRACTLithiumanditscompou

6、ndsarewidelyusedinthefieldsofnationaleconomyandnationalconstruction.Thereservesofliquidlithiumresourcesinourcountryisbigwhilethelithiumcontentislow.Thetraditionalmethodsarenotsuitableforextractinglithiumfromsalt-lakebrine,itisnecessarytofindanewadsorbenttoextracttheli

7、thiumfromsalt-lakebrineinionexchangeandadsorptionmethod.Inthispaper,thepreparationandadsorptionpropertiesofmonocliniclithiumionsievewereinvestigated.Theprocessofelution,theadsorptionpropertiesandtheapplicationoftheionsievesinthebrinewerecharacterized,respectively.Thed

8、etailsareasfollows:(1)Theprecursoroflithiumionsievewassynthesizedbyasolid-phasereactionwithLi2CO3andTiO2astherawmaterials.Th