电渗析法分离卤水中镁锂的研究

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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电渗析法分离卤水中镁锂的研究论文作者：冯文贤学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：化学工程指导教师：纪志永孔令泉职称：教授高级工程师DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringTHERESEARCHONSEPARATIONOFMAGNESIUMANDLITHIUMFROMBRINEBYELECTRODIALYSISbyFengWenxian

2、Supervisor:Prof.JiZhiyongMay2016摘要我国盐湖卤水锂资源储量丰富，但大多数卤水呈现出高镁锂比的特点，这是实现镁锂分离的关键所在，传统的沉淀法不适合此类卤水锂资源的提取。从高镁锂比（质量浓度比）卤水中提锂成为一大技术难题。电渗析法是一种在直流电场作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中离子的选择透过性达到离子分离目的的膜分离技术，具有工艺简单、能耗低、经济环保等特点，已广泛应用于海水淡化、化工分离等领域。本文对电渗析法分离卤水中镁锂过程进行了研究，一方面考察了操作电压、浓淡室进料流量、镁锂比和pH值等四个因素

3、对分离过程的影响。结果表明，增大操作电压可以提高镁锂分离系数（F+Mg-Li）和Li回收率（RLi），但能耗会随之增加；随着流量的加大，镁锂分离系数有增加的趋势，但过大的流量会使能耗增加；在镁锂比为5-92的范围内，电渗析法均表现出较好的镁锂分离效果；在考察的pH范围内，当溶液的pH=4.7时，镁锂分离系数最大达到77.59，Li+回收率为72.10%。综合分析得到所选用电渗析装置操作的最佳条件：操作电压为5V，浓淡室进料流量为130L/h。该条件下处理镁锂比为60的卤水，循环操作120min后Li+浓度由0.148g/L浓缩到0.

4、210g/L，镁锂分离系数为12.48，Li+回收率为72.46%，电流效率为8.68%，单位能耗为0.17kWh/molLi。另一方面，探究了卤水中主要离子Na+和K+的存在对镁锂分离的影响。结果表明，随着Na+浓度的增加，Li+的截留率逐渐升高，镁锂分离系数和Li+回收率则逐渐降低，+++说明卤水中Na浓度越大，越不利于镁锂的分离。K的影响与Na影响规律相一致，+2+++Li截留率和Mg截留率均随K浓度的增加而增大，镁锂分离系数和Li回收率则随之++++降低。表明卤水中Na和K浓度越大，Li迁移量越低，与Li透过膜产生的竞争作用

5、越明显，对镁锂的分离影响越大。关键字：电渗析，盐湖卤水，镁锂比，分离系数，回收率IABSTRACTThesaltlakebrinecontainsabundantlithiumresourceinourcountry,however,themajorityofthempresentthecharacteristicofhighMg2+/Li+ratio,whichisthekeyobstacletorealizetheseparationofmagnesiumandlithium.Thetraditionalprecipitatio

6、nmethodisnotsuitableforthelithiumrecoveryfromthiskindofbrine.ItisadifficulttechnicalproblemofextractinglithiumfromhighMg2+/Li+ratio(inthemassconcentrationstyle)brine.Electrodialysisisanewtypeofmembraneseparationtechnology,inwhichanionandcationexchangemembraneshaveselec

7、tivityforcorrespondingionsinthesolutionunderdirectcurrentelectricfield.Electrodialysishascharacteristicofsimpleprocess,lowenergyconsumption,economicalandenvironmentalprotection,etc.Ithasbeenwidelyusedinseawaterdesalination,chemicalseparationandotherfields.Theseparation

8、processofmagnesiumandlithiumbyelectrodialysiswasstudiedinthispaper.Ontheonehand,theoperatingvoltage,thefeedflowrate,t