面向卤水_海水锂资源提取的电渗析法分离纯化锂的研究

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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面向卤水/海水锂资源提取的电渗析法分离纯化锂的研究论文作者：陈青柏学生类别：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：纪志永杨昆职称：教授正高级工程师DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofChemicalEngineeringTHERESEARCHONSEPARATIONANDPURIFICATIONOFLITHIUMFROMBRI

2、NE/SEAWATERBYELECTRODIALYSISbyChenQingbaiSupervisor:Prof.JiZhiyongMay2017摘要伴随新能源汽车、风电、核电等高新技术产业的飞速发展，锂及其化合物的需求量越来越大。盐湖卤水是目前锂资源开发利用的大方向，可以有效缓解锂资源趋紧的状况，但其提取过程主要使用沉淀法——需要大面积盐田和一定量的化学沉淀剂，且我国盐湖卤水多为高Mg2+/Li+类型，沉淀法提锂在一定程度上造成了资源的浪费。所以开发高效、低成本、环境友好化的新型提锂技术，迫在眉睫。膜分离过程分离效率高、能耗低、操作简便，便于工业集成化。作为电驱离子膜过

3、程之一，电渗析（Electrodialysis，ED）能够利用电场作用，进行液相中目标离子的定向迁移，从而实现目标离子的分离与纯化。基于此，为卤水/海水提锂的相关研究提供理论基础和技术支撑，本课题开展了如下研究：（1）选取含Li+二元氯盐体系，主要开展了共存离子（Na+，K+，Ca2+，Mg2+）浓度和料液温度两个因素的影响研究。结果表明，共存离子与Li+的竞争性迁移存在复杂的浓度、组成相关性：共存离子浓度越大，与Li+产生的竞争性迁移越强，使得提取Li+的电流效率降低，单位能耗升高；同浓度下的共存离子对Li+迁移的影响程度为K+>Na+>Ca2+>Mg2+，这与离子的水

4、合离子半径的大小相一致。基于此，从理论上探索了离子透过单价选择性离子交换膜的迁移过程，提出了ED过程中的离子迁移是通过其部分的去水化而实现的，进而得出部分去水化概念模型。（2）选取淡化后浓海水及三种盐湖卤水进行了锂的分离纯化过程研究。探索了选择性电渗析（Selectrodialysis，SED）技术应用于实际水体时，多元共存离子对锂盐纯化过程的影响。结果表明，所选盐水体系经SED处理后，锂均得到了一定纯化；过程中Ca2+、Mg2+、SO2-+4的迁移速率均为较低水平；随着电压上升，Li迁移量增大，LiCl的纯化效果增强，但Na+/Li+、K+/Li+也随之升高，浓海水及所

5、选卤水的适宜电压分别为7V和10V；此外，离子的迁移阻力随VC/VD的减小而增强，故VC/VD不宜过低，以0.8为宜。关键词：电渗析，盐湖卤水，海水，分离纯化，锂，共存离子IABSTRACTWiththespeeddevelopmentofhigh-techenterprises,suchasgreencar,windpower,nuclearpowerandsoon,moreandmorelithiummetalsareneeded.Nowadays,thefocusofpeopleforwardtosaltlakebrines.Thispathwaywilleaset

6、heshortageoflithiumresource,effectively.Buttheprecipitationprocesswhichwasusedwidelyatpresentneedalargeareaofsaltpanandacertainamountofchemicals.Tosomeextent,theprecipitationmethodcausedthewasteoftheresourcesbecauseofhighMg2+/Li+inmultiplesaltlakebrinesofourcountry.So,somenewtechnologieso

7、frecoveringlithiumfrombrine,whichishigh-efficiency,low-costandenvironment-friendly,areurgentneedtodevelop.Membraneseparationtechnologieshavemanyadvantagesinindustrialproduction:higherseparatingefficiency,lowerenergyconsumption,straightforwardoperationandintegratedco