利用吸附技术提取盐湖卤水中锂的研究进展

综述了无机吸附剂提取盐湖卤水中锂的研究进展。详细叙述了铝基吸附剂,层状离子交换吸附剂,钛基、锑基和锰基锂离子筛的提锂原理及发展现状,并根据物质结构特点指出了各类吸附剂的优势以及在提锂过程中存在的不足,提出了相应的改进方向。作为一种新型、高效、绿色的提锂剂,锰基吸附材料的发展前景被普遍看好,重点讨论了锰基吸附材料制备手段及掺杂改性研究,并对其发展进行了展望。

CaO-Al_2O_3二元氧化物吸附剂的制备、表征及除氟性能研究

以δ-Al_2O_3为前驱体,用浸渍及高温焙烧技术制备了结构新颖的CaO-Al_2O_3二元复合氧化物吸附剂。用XRD、SEM、FT-IR、TG及BET等手段对产物的晶型、形貌、热稳定性及孔结构等进行了表征。同时,研究了pH值及吸附时间对CaO-Al_2O_3除氟率的影响。结果表明,δ-Al_2O_3及CaO-Al_2O_3均为纳米颗粒形貌,具有介孔结构,比表面积分别为167.8m^2/g和72.3m^2/g;在pH=8.0时,CaO-Al_2O_3的除氟效果最佳,当吸附时间超过220min时,CaO-Al_2O_3的除氟效率明显高于δ-Al_2O_3,且在480min时F-的去除率达65.42%。

介孔氧化铝的可控制备及优异除氟性能

以偏铝酸钠(NaAlO_2)和氯化铝(AlCl_3·6H_2O)为铝源,葡萄糖(C_6H_(12)O_6·H_2O)为模板剂,采用水热及高温焙烧技术制备了不同晶型的氧化铝。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、N2吸附脱附(BET)对制备产物的晶型、形貌及孔结构进行了表征。研究了不同晶型氧化铝对F-的吸附性能,结果表明550℃条件下的煅烧产物γ-Al_2O_3对F-的吸附效果最佳。吸附等温线结果表明介孔γ-Al_2O_3吸附F-为单层吸附,其Langmuir最大吸附容量为5.96mg/g。吸附动力学试验表明,介孔γ-Al_2O_3在5min内已吸附超过90%的F-,且吸附过程与准二级动力学模型相吻合。介孔γ-Al_2O_3吸附F-的机理涉及OH-与F-的离子交换。

MnCO_3微球的可控制备、表征及高温热分解行为

以高锰酸钾(KMnO_4)为锰源,柠檬酸(C_6H_8O_7)为还原剂,采用水热合成技术在160℃条件下一步制备了碳酸锰(MnCO_3)微球。用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、同步热分析(TG-DSC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、N_2吸附脱附技术及激光粒度仪对制备产物的结构、形貌、热稳定性、孔结构和粒度分布进行了表征。系统研究了柠檬酸用量、反应温度、反应时间对合成产物晶型和形貌的影响,探讨了MnCO_3在空气氛围中不同温度下的热分解行为。研究结果表明,产物MnCO_3为介孔材料,其孔径、比表面积和孔容分别为20.9nm、27.9 m^2·g^(-1)和0.19cm^3·g^(-1)。柠檬酸用量对制备产物的晶体结构具有控制作用,其浓度达1.49mol/L时产物为高纯MnCO_3微球。反应温度和时间对产物MnCO_3的晶型和形貌几乎没有影响。MnCO_3在空气氛围中发生热分解,300~400℃时产物以MnO_2为主,560℃时煅烧产物为Mn_2O_3,1000℃时分解生成Mn_3O_4。

介孔氧化铝的合成及其除氟性能评价

以铝酸钠和氯化铝为铝源,葡萄糖为调孔剂,采用水热合成及高温煅烧法制备了介孔氧化铝吸附剂。用XRD、SEM、TEM和N_2吸附-脱附技术对产物的物相结构、形貌及孔结构进行了表征,并研究了对F^-离子的吸附性能。结果表明,制备产物为颗粒状γ-Al_2O_3,具有蠕虫状介孔结构特征,孔径分布范围较窄(5 nm)。溶液中共存阴离子对介孔γ-Al_2O_3的除氟率有明显影响,影响大小顺序为PO_4^(3-)>HCO_3^->SO_4^(2-)>Cl^->NO_3^-。介孔γ-Al_2O_3的循环利用性能稳定,经5次吸脱附之后除氟率基本保持不变。

氧化铝基吸附材料制备及除氟研究进展

氟是人体中不可缺少的微量元素之一,但摄入过量氟会引起骨骼类方面的疾病,严重影响动植物生长和人体生命健康。当前含氟废水的处理方法主要包括沉淀法、膜分离法、离子交换法和吸附法。其中,吸附法由于具有操作简单、除氟效率高、成本低、对环境友好等优点而被广大研究者所关注。氧化铝基吸附材料具有大的比表面积和孔体积,且表面活性位点丰富,与F-的亲和能力强,是当前研究极为广泛的除氟材料之一。本文从氧化铝基吸附材料的制备、除氟机制和最新研究进展方面进行综述,并对未来发展趋势进行展望,以期为后续铝基吸附材料的制备及应用提供借鉴。

介孔氧化铝纳米材料的制备及除氟性能研究

以氯化铝和铝酸钠为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构调控剂,采用水热反应和高温煅烧技术制备了纳米氧化铝粉体材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和N2吸附/脱附等对产物的晶型、形貌和孔结构进行了表征,研究了氧化铝对氟离子的吸附性能。结果表明,水热反应制得前驱体为AlOOH,呈现纳米片组装的花状形貌;550℃煅烧后所得产物为η-Al_(2)O_(3),呈现出分散性良好的纳米颗粒状形貌。η-Al_(2)O_(3)具有介孔结构,经PVP调控的η-Al_(2)O_(3)有较大的比表面积(132.56 m^(2)/g)和孔容(0.396 cm^(3)/g)。η-Al_(2)O_(3)的除氟容量随溶液pH增大先减小后趋于平衡,经PVP调控的η-Al_(2)O_(3)具有更优异的除氟性能。η-Al_(2)O_(3)吸附氟离子速率很快,大部分吸附在5 min内完成;升高温度有利于氟离子吸附,吸附反应ΔH?为正,表明过程为吸热反应。

纳米H_(2)TiO_(3)锂离子筛的制备及吸附性能研究

以TiO_(2)和LiOH·H_(2)O为原料,Zr(NO_(3))_(4)·5H_(2)O为掺杂剂,采用高温固相和离子交换法制备了纳米H_(2)TiO_(3)锂离子筛。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N 2吸附脱附技术等手段对H_(2)TiO_(3)锂离子筛的晶型、形貌和孔结构进行了表征,并以H_(2)TiO_(3)为锂离子吸附剂,LiCl溶液为模拟卤水,研究了pH值、时间和温度对Li^(+)的吸附性能。结果表明,Zr^(4+)掺杂未引起Li 2TiO_(3)晶型变化,且掺杂后Zr-H_(2)TiO_(3)的BET比表面积(18.16 m^(2)/g)和孔体积(0.0712 cm^(3)/g)均有所增大。溶液pH值增大有利于Li^(+)吸附,当pH=12.15时Zr-H_(2)TiO_(3)的Li^(+)吸附容量为21.66 mg/g,高于H_(2)TiO_(3)的吸附容量(18.79 mg/g)。H_(2)TiO_(3)和Zr-H_(2)TiO_(3)吸附Li^(+)行为符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,吸附反应的ΔH为正,表明吸附过程为吸热反应。

层层自组装技术在功能薄膜材料制备中的应用

层层自组装技术在材料制备方面具有材料的尺寸、成分和形貌可控等特点,而被广泛应用于功能薄膜材料的制备.以层层自组装过程的作用力(静电作用、氢键、共价键、电荷转移相互作用和配位键等)为出发点,探讨了不同作用力对层层自组装过程的影响,及层层自组装技术在不同形貌(平面薄膜、胶囊、纳米管状等)功能薄膜材料制备上的应用.由于其具有吸附、催化、发光和光电特性等,可望在选择性催化剂、模拟细胞行为、药物缓释、生物传感器、选择性渗透薄膜及电极材料等方面应用.层层自组装技术已成为化学、物理、生物、材料和纳米科学等领域的重要手段.

锰氧化物锂离子筛盐湖卤水提锂研究进展

离子交换吸附法是目前颇具发展前途的提锂方法,其中锰氧化物锂离子筛因吸附选择性好、循环利用率高和成本相对较低等优点深受青睐。综述了离子筛的分类、锰氧化物锂离子筛的提锂机理、掺杂改性、前驱体的制备方法等,探讨了盐湖卤水提锂工业化存在的问题,并对其发展方向及应用前景做了展望。

纳米二氧化锰的低温水热制备及其吸附性能

以高锰酸钾为锰源,尿素为还原剂,采用乙醇/水混合溶剂热法制备了无定型纳米二氧化锰,采用XRD,SEM,FT-IR,TG-DSC等技术对合成产物进行了表征,并研究了其对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明:制备产物为无定型δ-二氧化锰,具有片层结构,对亚甲基蓝具有较高的吸附效果,最大吸附量可达176.8 mg/g;吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型及准二级动力学方程。

基于课程思政的“无机化学”教学创新

文章首先阐述了“无机化学”课程概况,然后分析了“无机化学”教学存在的问题,接着论述了基于课程思政的“无机化学”教学创新,最后说明了基于课程思政的“无机化学”教学创新效果。

烷基磷酸单酯表面改性无水硫酸钙晶须及其对PP力学性能的影响

采用烷基磷酸单酯改性剂对无水硫酸钙晶须进行了有机表面改性的研究,通过接触角(CA)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等多种测试手段对样品进行表征分析。结果表明,烷基磷酸单酯对无水硫酸钙晶须具有较好的表面改性效果,改性产品的接触角可达97°,改性后晶须表面包覆层厚度为20~50nm。由FT-IR和XPS分析结果可知,烷基磷酸单酯中的磷酸基团与晶须表面的Ca化学成键达到表面改性的目的,改性后晶须表面存在—Ca—SO_4和—Ca—O—PO_2K—O—R。最后,通过制备无水硫酸钙/PP复合材料,考察了无水硫酸钙晶须改性前后对PP力学性能的影响。结果表明无水硫酸钙晶须的加入对PP复合材料的力学性能有明显的提高,改性无水硫酸钙晶须与PP有较好的界面相容性,改性无水硫酸钙晶须对PP力学性能的提高优于未改性无水硫酸钙晶须。

GO-Al_2O_3二元复合氧化物的制备及其吸附性能

用Hummers法合成了氧化石墨烯(GO),再通过水热技术制备了GO-Al_2O_3吸附材料。用XRD、TEM、EDS-mapping和N2吸附-脱附技术对制备产物的结构、形貌和孔结构做了表征。研究了GO-Al_2O_3对F-的吸附性能。结果表明,γ-Al_2O_3在GO片层上的均匀分散性大大提高了吸附剂的比表面积,改善了孔结构性质。GO-Al_2O_3吸附F-的最佳p H范围较宽,吸附性能优于γ-Al_2O_3,适合实际工业化的应用条件。

MnO_2-Al_2O_3对氟离子的吸附性能及机理研究

以γ-Al_2O_3为前驱体,利用原位生长及氧化还原法合成了MnO_2-Al_2O_3吸附剂。研究了MnO_2-Al_2O_3对氟离子的吸附选择性、循环利用性及除氟机理。结果表明,阴离子对MnO_2-Al_2O_3除氟率的影响大小顺序为PO43->Cl->SO42->NO3->HCO3-;MnO_2-Al_2O_3经5次吸脱附之后其除氟率下降至15.01%,循环利用性能有待进一步提高;吸附机理与吸附剂表面的zeta电位有关,主要包括静电吸引、配体交换和离子交换作用。

水系锂离子电池负极材料LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的研究进展

锂离子电池作为一种绿色可充电电池,具有较高的能量密度及功率密度,但市售锂离子电池主要以有机物为电解液,当电池过充或短路时存在一定的燃烧及爆炸风险。为应对此问题,水系锂离子电池逐渐走进人们的视野,它具有清洁环保、安全性能高等优点,其工作电压为1.5~2.0V,主要应用于储能领域。考虑到水系电池的析氢析氧反应,常规负极材料无法应用于水系锂离子电池,因此水系锂离子电池的研发关键在于负极材料的选取。LiTi_(2)(PO_(4))_(3)具有开放的三维通道以及合适的嵌锂电位,可以作为水系锂离子电池的负极材料。LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的合成方法主要有高温固相法、溶胶–凝胶法和水热法等。为进一步提高LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的电化学性能,可以采用颗粒纳米化、形貌控制、元素掺杂及碳包覆等方式进行改性。本文从合成方法及改性手段的角度,对近年来国内外水系锂离子电池负极材料LiTi_(2)(PO_(4))_(3)的研究进行综述,并对LiTi_(2)(PO_(4))_(3)负极材料的发展前景做出展望。

不同形貌纳米二氧化锰对三价砷吸附性能及机理研究

以高锰酸钾和一水硫酸锰为原料,采用水热合成法,合成得到了花状和海胆状纳米二氧化锰吸附剂。研究了两种吸附剂对三价砷的吸附选择性、循环利用性及除砷机理。结果表明,阴离子对花状和海胆状吸附剂吸附三价砷的影响顺序略有不同,其分别为PO4^3->CO3^2->HCO3^->NO3^->SO4^2->Cl^-,PO4^3->HCO3^->SO4^2->CO3^2->NO3^->Cl^-;花状和海胆状二氧化锰经三次循环再生后的除砷率分别为65.5%和75.1%;两种吸附剂对三价砷的吸附机理主要为氧化吸附作用。

玛纳斯湖卤水自然蒸发析盐规律及硼、锂富集规律研究

以ISLEC软件模拟计算了新疆玛纳斯湖晶间卤水20℃自然蒸发的结晶路线,以模拟计算的结果指导在室内进行了自然蒸发实验,得出了与模拟计算一致的玛纳斯湖自然蒸发结晶路线。并研究了蒸发过程中硼、锂等微量元素的富集和分布规律。玛纳斯湖水室内自然蒸发时的结晶路线:①CaSO_(4)·2H_(2)O+NaCl;②CaSO_(4)·2H_(2)O+NaCl+MgSO_(4)·6H_(2)O;③ NaCl+MgSO_(4)·6H_(2)O+KCl(少量)+KCl·MgCl_(2)·6H_(2)O;④NaCl+MgSO_(4)·6H_(2)O+KCl·MgCl_(2)·6H_(2)O+MgCl_(2)·6H_(2)O。ISLEC计算得到的光卤石矿中KCl的品位为14.24%,实验得到的光卤石矿中KCl的品位为10.59%。同时,蒸发过程中硼、锂未以固相形式析出,一直富集于卤水中,至蒸发结束约富集16倍,w(B_(2)O_(3))约为1%,Li^(+)约100 mg/L。依据自然蒸发结果,给出了湖水开发利用的建议,即先经过冬季冻硝脱硫再进行盐田晒卤以获取高品质的光卤石矿。

钛氧化物锂离子筛的研究进展

钛氧化物锂离子筛结构稳定,溶损率低,可多次重复使用,成为当前盐湖提锂的研究热点。综述了钛氧化物锂离子筛的结构、合成方法、改性手段、形貌控制以及成型技术,提出了当前研究中存在的问题,并对未来钛氧化物锂离子筛的发展趋势进行了展望,为实验室研究和工业化应用提供参考依据。

不同晶型和形貌MnO_2纳米材料的可控制备

以KMnO4为锰源,采用水热技术在180℃条件下于不同种类酸溶液中可控制备了α-,β-,δ-MnO2,系统研究了K+,H+及阴离子对制备产物MnO2晶型和形貌的影响.研究结果表明,K+与H+在反应体系中对于制备产物晶相的生成形成竞争性影响,其量的大小对制备产物晶型具有控制作用,高浓度K+离子有助于生成α-MnO2,而高浓度的H+有利于生成β-MnO2;阴离子的种类和浓度对制备产物MnO2的晶型和形貌无显著影响.在对制备产物进行XRD,SEM和元素分析的基础上,提出了不同晶型和形貌MnO2的可能形成机理.