Li1.6Mn1.6O4中锂离子的洗脱及离子筛的吸附性能研究

• 作 者: 吉国佳
• 出 处: 中国海洋大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 锂离子筛 锂离子溶出 锰离子溶损 吸附

随着当代可循环使用的锂电池技术的快速发展,锂资源的需求量也急剧攀升。矿石锂资源的开发也远远不能满足锂资源市场的远景需求,而液态锂资源（包括卤水和海水）成为研究和开发的重点。目前,吸附法因其工艺简单、成本低、高选择性,成为从液体中提锂最为理想的方法。尤其是离子筛型吸附剂作为具有记忆效应的吸附材料被认为是非常适合从液体中提锂,而最有前途的提锂吸附材料当属尖晶石型锰氧化物锂离子筛。以高锰酸钾、无水乙醇、氢氧化锂等为主要药品,采用水热合成法分步制备锂离子筛前驱体。考察了前驱体在不同条件下的酸洗脱锂情况,得出最优的锂离子的洗脱条件。研究结果表明：最优的洗脱条件为操作温度30℃,搅拌速率为400 r/min,酸洗时间为12 h,盐酸浓度为0.1mol/L,液固比为500ml/g,此条件下的锂溶出率达到98%以上,锰的溶损率小于3%。经XRD和扫描电镜检测前驱体和酸洗后的离子筛均呈尖晶石结构。对最佳洗脱条件下得到的吸附剂H_1.6Mn_1.6O₄进行了吸附性能以及选择性的考察。结果表明：H_1.6Mn_1.6O₄吸附剂在PH=12.5的500 mg/L的锂原液中吸附量达到65.20 mg/g,高于文献报道的其他吸附剂的吸附容量；吸附剂经过5次重复吸附和脱附实验后,仍保持高于45mg/g的吸附容量,可知所合成的吸附材料比较稳定,能够重复利用。而在选择性的实验中分别考察了K⁺、Na⁺、Mg²⁺这三种金属离子对Li+吸附的影响,表明吸附剂对Li+的选择性较高。通过动力学模型和等温吸附曲线的拟合,表明离子筛的吸附过程是复杂的,主要进行化学吸附,同时,也会伴随着少部分的物理吸附,其吸附是不均匀的。