鋰作為重要的能源金屬,廣泛應(yīng)用于鋰電池、核工業(yè)以及光電等重要行業(yè),伴隨鋰需求量的增大和鋰資源的消耗,各類鋰產(chǎn)品的價格在逐年攀升。蒙西和晉北等地區(qū)的高鋁煤炭中伴生著儲量較大的鋰資源,其中的鋰經(jīng)燃燒發(fā)電在粉煤灰中得到進一步富集,達(dá)到工業(yè)開采品位。近年來,基于高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù),進一步開展鋰資源的協(xié)同提取對于高鋁粉煤灰資源的高值利用意義重大。在采用酸、堿法溶出氧化鋁的過程中,粉煤灰中的鋰也會進入浸出液。然而,浸出液體系復(fù)雜、鋰濃度低,不利于鋰的富集分離。鋰離子篩吸附法具有高選擇性、高吸附量、高吸附速率等特性,是一種從液相體系回收鋰的有效方法,但離子篩在使用過程中,錳的歧化反應(yīng)和Jahn-Teller效應(yīng),會導(dǎo)致離子篩的吸附性能降低、循環(huán)性能變差。基于以上問題,本研究通過鐵摻雜和復(fù)合摻雜改性,制備磁性可回收鋰離子篩,不僅降低錳的溶損,還能改善鋰離子篩的循環(huán)使用性能。采用固相法合成了鐵摻雜磁性鋰離子篩,系統(tǒng)考察了合成過程煅燒溫度、煅燒時間及鐵摻雜量對鋰離子篩結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響,同時對比了酸洗前后的鋰離子篩結(jié)構(gòu),并探究了pH、初始Li~+濃度、吸附溫度對吸附性能的影響,對離子篩的選擇性和循環(huán)使用性能進行了研究,最后通過吸附動力學(xué)擬合進一步揭示了離子篩的吸附機理。結(jié)果表明:采用固相法,煅燒溫度、時間分別為450℃、6h,Fe摻雜量為0.05時鋰離子篩的吸附容量最高,為34.83mg/g;溶損為0.51%,較未摻雜Fe的鋰離子篩(2.48%)降低80%。Fe摻雜鋰離子篩對Li~+具有良好的選擇性,在吸附Li~+過程中受其它離子的干擾非常小;提高煅燒溫度及煅燒時間可在一定程度上提高鋰離子篩的晶體化程度,有利于降低Mn的溶損;隨著摻雜量的增加,晶胞體積和晶面間距增大,骨架中Mn~(4+)的含量增加,抑制錳的歧化反應(yīng),有效降低鋰離子篩的溶損;通過離子篩吸附動力學(xué)及熱力學(xué)擬合發(fā)現(xiàn),離子篩的吸附過程為均勻化學(xué)吸附,符合偽二級動力學(xué)方程、Langmuir等溫吸附模型;Fe摻雜鋰離子篩循環(huán)使用性能表明,五次循環(huán)之后仍能保持80%的吸附容量,優(yōu)于未摻雜的鋰離子篩,且通過外加磁場可實現(xiàn)鋰離子篩的快速回收采用固相法合成了鉻鐵、鈷鐵復(fù)合摻雜離子篩,系統(tǒng)研究了鉻和鈷摻雜對于鐵摻雜離子篩結(jié)構(gòu)和吸附性能的影響,著重考察了復(fù)合摻雜離子篩的循環(huán)使用性能。結(jié)果表明:摻雜量少于0.10時均能合成尖晶石結(jié)構(gòu)鋰離子篩,且少量Cr、Co的摻入,均能進一步提高骨架中錳的平均價態(tài),降低錳的溶損,并且不會阻礙骨架中鋰的脫嵌,提高了鋰離子篩的循環(huán)使用性能。經(jīng)五次循環(huán)性能測試,鉻鐵和鈷鐵復(fù)合摻雜鋰離子篩的吸附容量分別能保持第二次循環(huán)吸附容量的89%和80%,優(yōu)于未摻雜的鋰離子篩。
【學(xué)位單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM912
【部分圖文】：

圖 1.4 磷酸酯類萃取劑離子絡(luò)合物分子結(jié)構(gòu)圖[26]用逆流萃取法進行鹽湖中鋰的萃取，使用 TBP 和 M取劑來萃取 Li+，萃取過程分為四部分：提取、洗滌、洗滌劑，HCl/NaCl 為汽提劑，NaOH/NaCl 為再生劑

圖 1.3 萃取流程圖在 FeCl3存在的情況下，磷酸酯類萃取劑可用于高鎂鋰比鹵水中鋰的萃取，圖 1為磷酸酯類萃取劑離子絡(luò)合物分子平面圖。費維揚院士認(rèn)為 TBP/FeCl3體系對 Li+具有較高的選擇性，是因為 TBP 的三丁基通過氧原子與 P=O 配體鏈接，使得 P=O 給[26]

LiMn2O4微觀結(jié)構(gòu)圖
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本文編號：2885966