钛系锂离子筛盐湖提锂的研究进展

随着新能源行业的迅速发展,带动了锂需求量的显著增长,锂提取技术近年来受到广泛关注。中国是盐湖锂资源大国,盐湖锂储量约占全国锂总储量的78%。但是,中国的盐湖锂资源镁含量高,不易分离提取高纯度锂工业产品;因此,研究开发盐湖提锂技术,具有非常重要的应用价值。在众多的盐湖提锂技术当中,锂离子筛吸附提锂,因其选择性好,对镁的分离效果好,适用于镁锂比高的盐湖卤水体系,这对解决盐湖提锂问题有重要指导意义。选择近年来发展比较热的钛系锂离子筛,从提锂机理、制备方法和应用等方面的研究对钛系离子筛进行一个综述,最后对钛系离子筛的未来研究方向进行展望。     

钛系锂离子筛用于盐湖提锂的研究进展

随着新能源行业在世界范围内的快速发展,金属锂因其能量密度高等优势被广泛应用,从蕴含大量锂资源的盐湖卤水中提锂是获取锂资源的重要方向。盐湖提锂的方法主要有碳化法、沉淀法、离子筛吸附法、电化学辅助法等。离子筛吸附法适合从浓度低的液相中选择性回收锂,其中钛系锂离子筛因其稳定性强、吸附容量大而成为吸附法的研究热点。本文以钛系锂离子筛技术为立足点,对全球锂资源分布现状、钛系锂离子筛提锂机理进行了分析,综述了目前钛氧化物锂离子筛的合成方法、成型方法、现存的问题等,为后续开发新型钛系锂离子筛,提高饱和吸附容量等方面提供参考。     

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。     

钛系锂离子筛的制备及其吸附性能研究

以无定型水合二氧化钛和氢氧化锂分别作为钛源和锂源,通过高温固相法合成钛系锂离子筛（HTO）并进行了扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、接触角测试等表征。研究了HTO在高镁锂比[n（Mg）/n（Li）]盐湖卤水中随时间变化对锂吸附容量的影响。结果表明,HTO在高镁锂比盐湖卤水中26 h吸附容量达到24.8 mg/g。HTO具有优异的选择性,分离系数（α^Li _Mg）达到4 813.0。经过20次吸附循环试验,HTO的锂吸附容量仅下降4.8%,且每次钛的溶损率都在0.08%以下。结果表明,HTO具有较好的循环吸附性能和稳定性。该HTO具有从高镁锂比盐湖卤水提取锂的能力,具有很广阔的市场前景。     

用于盐湖卤水吸附法提锂的连续离子交换工艺研究

采用连续离子交换技术用于盐湖卤水的吸附法提锂。针对青海一里坪盐湖老卤体系,开发了连续离子交换吸附提锂工艺,研究了操作参数对连续离子交换系统提锂性能的影响,并在优化的工艺条件下进行了长周期的稳定性评价。结果表明,在转动步进周期为20 min、卤水进料量为3.2 BV/h、淋洗水量为2.9 BV/h、解吸水量为9.3 BV/h、解吸温度为15~25 ℃时,连续离子交换系统可以稳定获得镁锂质量浓度比（简称镁锂比）在3左右、锂质量浓度接近1.1 g/L的合格液,锂回收率为98.5%以上。     

CWL-M型离心萃取机在沉锂母液回收锂中的应用

概述了沉锂母液回收锂的方法,并介绍了CWL-M离心萃取机的工作原理及离心萃取处理沉锂母液的原理。通过青海某盐湖企业沉锂母液回收锂的工业化生产,获得的高浓度锂溶液可直接用于制备电池级碳酸锂产品,得出新型离心萃取机可在沉锂母液回收锂行业中的推广应用。     

锂离子筛研究进展

锂离子筛（锰系、钛系）在高镁锂比（质量比）的盐湖卤水中对锂离子表现出高吸附选择性，尖晶石结构的锂离子筛的提锂机理主要有氧化还原机制、离子交换机制和复合机制，而层状结构的锂离子筛主要通过Li⁺和H⁺之间的简单离子交换实现。锂离子筛的制备工艺简单，首先经过固相燃烧法、微波燃烧法或溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法、熔盐合成法等方法制备出前驱体，再通过H⁺取代相应前驱体中的Li⁺即可。制备的锂离子筛可用于从储量大、品位低的盐湖卤水、海水等液态锂资源中提取锂。近年来研究热点集中于结构稳定性更高的钛锂离子筛，但要进一步提高结构稳定性、实现工程化应用，还需继续研究。     

离子筛型锂吸附剂的研究现状

简要介绍了离子筛型吸附剂的研究现状,并对钛系离子筛吸附剂和锰系离子筛吸附剂进行了比较,重点指出了离子筛型吸附剂吸附技术中存在的一些问题和今后离子筛型吸附剂吸附提锂的研究方向。     

PVC-MnO2锂离子筛膜制备与提锂性能研究

锰系锂离子筛具有Li⁺选择性高、吸附容量大和成本低等优点,是最具应用前景的锂吸附材料之一。但由于合成的离子筛为超细粉末,给连续吸附操作带来许多困难,无法直接工业应用。针对此问题,研究了不同成膜条件,制备锂离子筛复合膜,并比较了不同膜材料的结构与吸附性能。采用聚氯乙烯(PVC)为成膜材料,N, N-二甲基乙酰胺(DMAC)作为溶剂,相转化法制备锂离子筛复合膜,研究了制膜条件、铸膜液浓度、Li₄Mn₅O₁₂含量、膜厚以及成孔剂含量对膜结构及吸附性能影响。确定了较佳的PVC制膜条件：PVC浓度19.05%,Li₄Mn₅O₁₂含量63.83%,PEG含量2.32%;涂膜厚度0.3 mm,涂膜速度30 mm·s^-1。将所制得膜进行力学性能测试和多次吸附-脱附实验,发现膜具有良好的机械强度和循环稳定性。     

尖晶石型锂离子筛前驱体的制备和性能表征

尝试在不同条件下用高温法一步直接制备了锂离子筛前驱体Li1 xMn2-xO4,并对产物进行了性能表征.将原料按一定配比混合均匀后,在马弗炉中焙烧至一定温度,并保温一定时间得到烧结产物.经XRD表征其晶型均为立方尖晶石型.通过实验,确定了Li1 xMn2-xO4可以用直接烧结法制备,制备的最佳条件为:烧结温度600 ℃,烧结时间24 h.经表征,制得的离子筛对锂离子有特异吸附性,其中最大吸附容量达25.4 mg/g,具有一定的应用价值.     

蒸发母液离子交换法分离钒的实验研究

采用201×7强碱性阴离子交换树脂对从蒸发母液中分离钒进行了实验研究,结果表明,树脂对V2O5的吸附率随蒸发母液pH值以及流速的降低而增加,当树脂与蒸发母液的体积比为0.06,蒸发母液的pH值为8,流速为1mL/min时,V2O5的吸附率可达到86.87%.通过交换机理分析表明,不同pH值和钒浓度下,蒸发母液中钒离子的存在形式不同,从而导致树脂与钒的理论交换量不同,在碱性溶液中,树脂与钒的理论交换量随溶液pH降低而增加,这与实验中随蒸发母液pH值降低V2O5的吸附率增加的结论相一致.     

Amorphous TiO2-Derived Large-Capacity Lithium Ion Sieve for Lithium Recovery

The lithium titanium oxide ion sieve with good structural stability and high adsorption capacity is generally considered to be a promising adsorbent for lithium recovery. Herein, the lithium ion sieve precursor Li₂TiO₃ was prepared based on amorphous TiO₂, and then Li⁺ was acid-eluted to obtain the lithium adsorbent H₂TiO₃, denoted as HTO-Am. The structure and adsorption properties of HTO-Am were investigated, and the results demonstrated that the HTO-Am prepared at the optimum temperature had excellent adsorption properties for Li⁺. The adsorption process follows pseudo-second-order kinetic and Langmuir isotherm equations, indicating that lithium is adsorbed chemically and monolayer on HTO-Am. HTO-Am ion sieves were prepared successfully for the first time and exhibited high selectivity, favorable adsorption rate, and cycle performance for Li⁺.     

美伐他汀二次精制母液回收的研究

对美伐他汀（Mevastatin）二次精制母液进行回收工艺的研究,确定了美伐他汀二次精制母液进行浓缩结晶,所得湿粉再用20倍体积的甲苯溶解后,加入0.2倍体积2%NaHCO3溶液洗涤,甲苯相再浓缩结晶的回收工艺,以HPLC检测方法测定回收品含量为70%,美伐他汀母液平均回收率为60%。该工艺具有简单可靠,收率较高、成本较低的特点。     

头孢曲松母液中回收2-巯基苯并噻唑新工艺

研究从头孢曲松生产母液中回收2 巯基苯并噻唑(以下简称M),提出了蒸发结晶 加碱联合处理回收M的新工艺。采用失重法首次研究了M在不同溶剂体系中的溶解度,采用HPLC法测定母液蒸发浓缩结晶和加碱处理回收得到的M的质量分数。结果表明,M在丙酮中溶解度为15 g(常温),在乙醇中溶解度为2.5 g(常温),水的存在会使M在溶媒中的溶解度大幅降低,1.3 g［m(乙醇)∶m(水)=0.4∶0.6,75 ℃］;母液蒸发浓缩至85%时,M的收率可达98.6%,蒸发结晶和加碱处理回收得到的M的质量分数分别为98.2%和98.7%。该工艺不需要大量水的加入,降低了溶剂回收系统的能耗,酸碱用量少,无二次污染,不堵塞管道,已成功用于工业化生产。     

732离子交换树脂从胱氨酸母液提取L-精氨酸的研究

实验考察了温度、pH值、氯化铵和氯化钠浓度对 732阳离子交换树脂吸附L -精氨酸的影响 ,并测定了 2 5℃时 732离子交换树脂吸附L -精氨酸的吸附等温线。结果表明 :温度变化对吸附率影响较小 ;pH值增大 ,吸附率下降 ;溶液中氯化铵或氯化钠浓度增大 ,吸附率迅速下降 ,且当氯化铵或氯化钠物质的量浓度达到1.0mol·L-1时 ,L -精氨酸难于被吸附 ;2 5℃时 ,最大饱和吸附量约为 117g·kg-1树脂。根据实验结果开发了从胱氨酸母液提取L -精氨酸的工艺 ,提取率达到 80 %以上。     

Phosphorus Recovery from Urban Wastewater Treatment Plant Sludge Liquor by Ion Exchange

In this study phosphorus recovery from sludge liquor by ion exchange process was investigated. The efficiency of a commercially available anionic iron oxide resin was evaluated in batch and packed column tests using synthetic phosphorus solution and actual sludge liquor, taken from of an urban wastewater treatment plant (UWWTP). When phosphorus recovery from sludge liquor was investigated, experimental data fitted quite well Generalized Langmuir–Freundlich isotherm (R² = 0.92 for the new resin and R² = 0.96 for the regenerated resin); the maximum adsorption capacity being 14.2 and 14.4 mg P/g, respectively. The saturation of adsorption sites was not achieved also after 11.5 hours and 120 bed volumes, in column tests. When the reactor was operated with sludge liquor and the new resin, the saturation of packed bed was achieved after approximately 175 min and 31 bed volumes. The recovery efficiency of phosphorus during the regeneration step was as high as 95% (less than 13 bed volumes). According to the results achieved and the increasing cost of phosphorus production from conventional resources (yearly incremental cost 0.012 €/(kg · y)), its recovery from UWWTPs sludge liquor by the ion exchange process is expected to be really useful and beneficial for the following 10–15 years.     

季戊四醇母液回收

介绍了季戊四醇母液回收的多项技术,包括溶剂萃取法、大网络树脂吸附法、溶剂加酸处理法等。其中大网络树脂吸附法最高,甲酸钠回收率达90%,季戊四醇达98%,是替代传统物理法分离回收母液的好方法。     

从皂素（disogenin）废母液中回收皂素

介绍了用溶剂Ｇ从皂素废母液中回收皂素的工艺。应用本工艺，可以将废母液中９０％以上的皂素回收为成品．     

纳滤回收头孢拉定母液的实验研究

考察了NF270、NF90、DL纳滤膜对头孢母液脱盐浓缩的性能,NF270适合头孢母液的脱盐浓缩。考察了直接浓缩、预浓缩-渗滤-浓缩的方式对NF270膜浓缩头孢过程的影响,并用不同的清洗方法对膜进行通量恢复,而且用2-萘酚对浓缩母液和原始母液进行螯合回收进行了比较。实验结果表明,直接浓缩将导致膜通量迅速衰减,达不到理想的浓缩效果。采用预浓缩-渗滤-浓缩的方式能有效的对头孢母液进行脱盐浓缩,而且采用含NaOH的清洗剂能有效的回复膜的通量。用2-萘酚对浓缩母液进行螯合回收头孢的得率大于原始母液。     

醋酸母液中钴锰离子交换吸附的研究

本文叙述了浓醋酸介质中钴锰离子在离子交换树脂上的吸附交换过程，实验结果表明，上述离子交换过去在某些树脂上可以进行，并且可以利用这一交换过程直接从偏三甲苯氧化制偏苯三酸的母液中回收钴锰催化剂。