铝盐锂吸附剂制备工艺及吸附性能研究

论文摘要

中国是一个盐湖卤水锂资源非常丰富的国家,锂被称为“21世纪的能源金属”,在材料、冶金、轻质合金、特种陶瓷、玻璃、新能源等诸多领域有着广泛的应用,因此如何开发盐湖卤水锂资源就显得尤为重要。盐湖卤水中锂离子浓度较低,而且常与各种碱金属、碱土金属离子共存,使得从盐湖卤水中分离提取锂难度加大,制约了我国盐湖产业特别是锂盐产业的发展。铝盐锂吸附剂对锂离子选择性高,吸附容量大且对环境友好,被认为是目前最具工业应用前景的盐湖卤水提锂方法。本课题主要研究了铝盐锂吸附剂的制备工艺及其吸附—解吸性能。在铝盐锂吸附剂制备工艺研究中,针对铝盐锂吸附剂制备方法单一、工艺复杂的问题,本文首次采用一步合成法新工艺直接制备铝盐锂吸附剂,并通过深入研究一步合成法的制备工艺影响因素,得出了一组铝盐锂吸附剂最佳制备工艺条件。单因素实验表明:加料方式、溶液中锂离子浓度、反应温度和搅拌陈化时间对吸附剂的性能影响较大,此外产品干燥温度也是一个很重要的因素。在铝盐锂吸附剂吸附-解吸性能研究中,吸附实验表明:所制备的铝盐锂吸附剂对锂离子吸附速率很快,吸附30min吸附容量就达到5mg/g,基本达到了吸附饱和,很好的解决了已有的吸附剂吸附速率较慢的缺陷。通过测定铝盐锂吸附剂的分配系数和选择系数发现,该吸附剂对锂离子具有很好的选择吸附性,可以从含锂溶液中提取锂。此外,本文首次系统的研究了铝盐锂吸附剂的解吸性能,实验结果表明:饱和吸附后的吸附剂首次解析率只有40%左右,但循环吸附3次后,其吸附容量可保持在2.3mg/g左右,具有一定的工业利用价值。最后,通过对样品进行X-射线衍射表征,证明所合成的吸附剂就是目的产物,而且吸附剂在吸附前、吸附后以及解吸后其晶体结构并没有发生很大变化,说明所合成的铝盐锂吸附剂结构稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 锂的性质及用途
• 1.2 盐湖卤水锂资源概况
• 1.2.1 国外盐湖卤水锂资源分布
• 1.2.2 国内盐湖卤水锂资源分布
• 1.3 盐湖卤水提锂的意义
• 1.4 盐湖卤水锂资源提取的工艺技术
• 1.4.1 沉淀法
• 1.4.2 溶剂萃取法
• 1.4.3 煅烧浸取法
• 1.4.4 碳化法
• 1.4.5 盐析法
• 1.4.6 吸附法
• 1.5 铝盐锂吸附剂提锂的机理及研究进展
• 1.6 铝盐锂吸附剂目前存在的问题
• 1.7 本研究的目的、基本思路、技术路线和研究任务
• 1.7.1 研究目的
• 1.7.2 基本思路
• 1.7.3 研究任务
• 第2章 实验药品、仪器、装置及分析方法
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 分析方法
• 2.4 实验装置
• 第3章 铝盐锂吸附剂制备工艺影响因素分析
• 3.1 制备工艺影响因素分析
• 3.1.1 加料方式的影响
• 3.1.2 铝锂比的影响
• 3.1.3 反应温度的影响
• 3.1.4 终点pH值的影响
• 3.1.5 加料速度的影响
• 3.1.6 氢氧化钠浓度的影响
• 3.1.7 搅拌陈化时间的影响
• 3.1.8 干燥温度的选择
• 3.2 本章小结
• 第4章 铝盐锂吸附剂性能的研究
• 4.1 吸附实验及影响因素分析
• 4.1.1 吸附平衡时间的测定
• 4.1.2 吸附液温度的影响
• 4.1.3 锂离子浓度的影响
• 4.1.4 选择性
• 4.2 解吸实验及影响因素分析
• 4.2.1 解吸平衡时间的影响
• 4.2.2 解吸液pH值的影响
• 4.3 铝盐锂吸附剂的循环利用
• 4.4 产物X射线衍射（XRD）分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录