聚砜作粘结剂的锂离子筛粉体的高性能造粒研究

用于盐湖提锂的钛系锂离子筛(β-H_(2)TiO_(3))粉体的尺寸属于微纳米级别,需要对其进行颗粒化成型才能填柱使用。针对β-H_(2)TiO_(3)的实际应用工况(碱性环境提锂,酸性环境脱锂),采用可耐酸碱的聚砜(PSF)作为粘结剂对β-H_(2)TiO_(3)粉体进行滴粒成型。通过探究PSF用量、N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)用量、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K15)用量、凝胶浴温度及滴粒针孔直径对β-H_(2)TiO_(3)-PSF颗粒性能的影响,确定滴粒成型的配方及工艺。获得的β-H_(2)TiO_(3)-PSF颗粒对Li^(+)的体积吸附容量为4.70g/L,堆积密度为0.455kg/L,且该材料在循环100次后,体积吸附容量仍为原来的95%。

两种基于钛酸锂型锂离子筛的性能差异研究

钛酸锂型锂离子筛(简称钛系锂离子筛)具有吸附容量高、选择性好、寿命长、稳定性高等特点,在盐湖提锂方面具有广阔的应用前景。以二氧化钛与氢氧化锂为原料,通过控制二者的配比和不同高温条件分别固相合成了偏钛酸锂前驱体(β-Li_(2)TiO_(3))和正钛酸锂前驱体(Li_(4)Ti_(5)O_(12))。研究了这2种锂离子筛活化过程的差异性以及在模拟盐湖卤水的吸附条件下吸附选择性和循环稳定性的差异。结果表明,Li_(4)Ti_(5)O_(12)较β-Li_(2)TiO_(3)活化条件苛刻,所需酸浓度更高;相同含Li+水体中,β-H_(2)TiO_(3)的饱和吸附容量达到32.1 mg/g,而H_(4)Ti_(5)O_(12)的饱和吸附容量仅为5.9 mg/g;2种锂离子筛在离子选择性和循环稳定性方面并无明显差异。

用H_(2)TiO_(3)型锂离子筛从盐湖卤水中提锂试验研究

针对西藏碳酸型盐湖,采用吸附法进行连续离子交换提锂试验研究,考察了H_(2)TiO_(3)型锂离子筛在盐湖卤水提锂的吸附—解吸过程,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对吸附前后锂离子筛的晶型和形貌进行了表征。结果表明:造粒后H_(2)TiO_(3)锂离子筛表面颗粒分散性良好,孔道疏松,晶体结构稳定,循环使用后结构未发生明显变化;在连续离子交换系统中,按吸附—洗料—解吸—洗酸4段工序将30柱分配为6∶1∶2∶1,H_(2)TiO_(3)型锂离子筛在吸附进料流速12 BV/h、三级吸附、吸附时间3 h、洗料流速10 BV/h、冲洗时间30 min、解吸过程盐酸为0.1 mol/L、解吸温度30~40℃、循环解吸1 h、洗酸流速8 BV/h、冲洗时间30 min条件下连续吸附卤水运行30个周期,吸附性能稳定,吸附量约6.67 mg/g,吸附率约80%,富锂解吸液中Li^(+)质量浓度约为1.2 g/L,ρ(Li^(+))/ρ(Na^(+))约为1。该法具有一定工业化推广应用价值。

铝系吸附剂在氯化物型盐湖中的应用研究

自研Li/Al-LDHs吸附剂在氯化物型盐湖应用中,相比其他4种商业吸附剂,其展现出更优的吸附容量、锂选择性。Li/Al-LDHs具有更高的孔容积和更大的比表面积,促进了锂离子的传质和吸附。在模拟盐湖卤水的吸、脱附实验中,Li/Al-LDHs吸附剂在锂离子交换容量达到2.4 g/L时,离子选择性Li^(+)/Mg^(2+)和Li^(+)/Na^(+)的选择性分别为0.35和12.45,均达到或超过了市场上现有的提锂吸附剂。经过20次吸附-脱附循环后,Li^(+)的交换容量仍能保持在1.7 g/L以上。综上所述,Li/Al-LDHs吸附剂显示出优异的吸附容量和较高的锂选择性,且吸附剂具有可重复使用性。

钛系吸附剂在西藏碳酸盐型盐湖中的应用研究

钛系吸附剂具有吸附容量高、选择性好、寿命长、稳定性高等特点,在西藏碳酸盐型盐湖提锂方面具有广阔的应用前景。基于转盘式连续离子交换装置,研究了钛系吸附剂在西藏碳酸盐型盐湖中的工艺影响因素,考察了该吸附剂的多周期吸附性能和稳定性。研究结果表明:高进料Li+质量浓度可有效提高吸附驱动力,从而提高吸附容量;当使用优化分配后的吸附柱,进料流速为10 BV/h、水洗卤流速为8 BV/h、水洗酸流速为8 BV/h时,吸附容量为7.53 mg/g,解吸液锂平均质量浓度为1 500 mg/L,平均选择性为S((Li/Na))=4.67、S((Li/K))=36.48、S((Li/Ca))=13.49、S((Li/Mg))=32.51,具有较高的吸附和分离效率。此外,串联或并联解吸形式对于解吸液Li+质量浓度影响较小,主要影响解吸液pH,因此可以根据实际项目需求进行工艺调整。