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离子交换树脂从盐湖中提锂过程的研究

作　者: 黄丹枫
导　师: 李平；孙玉柱
学　校: 华东理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 提锂吸附盐湖离子交换树脂
分类号: TQ131.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

锂是一种极其重要的能源金属,在工业上应用非常广泛。世界上锂生产已经由锂矿石转向卤水矿提锂。目前高镁锂比的盐湖提锂成为研究的难点和热点。本论文通过研究离子交换树脂吸附Li+的热力学和动力学以及Li+在离子交换树脂填充床内吸附/解吸过程,探讨采用树脂法提取盐湖中锂离子的可行途径。离子交换树脂根据其功能基团的不同分为酸性树脂、碱性树脂、两性树脂和螯合树脂。本论文实验测量21种离子交换树脂吸附溶液中锂离子的平衡容量。涉及酸性树脂9个,螯合树脂9个,碱性树脂2个,两性树脂1个。实验发现具有不同功能基团和骨架结构的树脂对于溶液中锂离子的吸附具有较大的差别,强酸树脂对于锂离子的吸附能力都是较大的,弱酸树脂、碱性树脂和两性树脂吸附能力较小,不同型号的螯合树脂吸附Li+能力差别很大。并选出典型离子交换树脂,强酸性树脂Amberlyst 35、两性树脂Retardion 11A8.螯合树脂Amberlite IRC748以及碱性树脂201*7,基于红外谱图分析探讨树脂功能基团与吸附离子的相互作用。尽管盐湖中含有大量的金属锂离子,但同时卤水中还富含Na+、K+、Mg2+和Ca2+等金属离子。这些共存的金属离子将与锂离子产生竞争吸附,降低树脂吸附Li+的容量。由于二价镁离子与锂离子水合离子半径相近,本论文重点实验测量酸性树脂、碱性树脂、两性树脂和螯合树脂共21种离子交换树脂竞争吸附溶液中Li+与Mg2+。结果发现当水合离子半径相近的价态更高的镁离子出现时,锂离子的吸附量迅速减小。根据静态法筛选出对锂离子吸附量大和有一定选择性的离子交换树脂,如强酸性树脂Amber lyst 35和两性树脂Retardion 11A8,进一步深入研究这些树脂吸附Li+的热力学、动力学及填充床循环吸附解吸过程。采用数学模型对实验测量的树脂吸附Li+的等温线和动力学曲线进行拟合,并考察溶液pH值和吸附温度对吸附性能的影响；进行填充床吸附/解吸实验研究,考察浓度、流速、高径比和反离子的影响；进行卤水直接吸附/解吸实验,探讨可行性。此外,针对Mg2+/Li+比高的卤水,提出分步回收Li+方法,如将镁锂比高的老卤通过多级阳离子交换柱,而后用盐酸进行洗脱,得到低镁锂比的洗脱液；再将这个洗脱液通过多级镁离子交换柱(Amberlite IRC748螯合树脂),吸附除去大量的镁而得到镁锂比小于1的流出液,接着采用比较成熟的沉淀工艺进行结晶沉淀得到高纯度的碳酸锂。研究螯合树脂Amberlite IRC748吸附Mg2+的热力学、动力学及循环吸附解吸过程,为工业应用提供基础数据。

离子交换树脂从盐湖中提锂过程的研究

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