锂铝层状吸附剂超低品位卤水提锂冲洗和解吸过程

锂铝层状氢氧化物对Li⁺具有高吸附选择性,能够有效地从高镁锂比（质量比）盐湖卤水中进行锂资源提取,具有工艺简单、经济环保等特点。本文使用球形锂铝层状吸附剂GLDH作为吸附柱填充物,系统研究了流速、温度和Li⁺初始浓度对铝盐锂吸附剂盐湖提锂工艺中冲洗、解吸的影响。试验结果表明,低温快速冲洗能有效降低冲洗过程中的Li⁺损失率。当冲洗液中Li⁺的浓度为200mg/L,冲洗液以12.0BV/h的速度在0℃下通入吸附柱时,Li⁺损失率可降低到17.8%。在解吸过程中,高温、低速和低初始Li⁺浓度的条件有利于Li⁺从吸附剂中脱出。但鉴于吸附剂的循环稳定性,采用初始Li⁺浓度为300mg/L的解吸液以2BV/h的流速在40℃下对吸附柱进行解吸,3BV时停止解吸,此时锂解吸量可达3.76mg/g,解吸液中Li⁺的平均浓度为590.83mg/L,Mg/Li比仅为0.13,可有效实现镁锂分离和锂元素集浓。循环30个周期后吸附剂的吸附容量没有明显下降,表明锂铝层状吸附剂GLDH具有良好的循环稳定性。     

铝基锂吸附剂制备及其吸附性能研究

以氯化锂、无水氯化铝为原料,通过正交实验优化反应合成条件,采用“一步法”制备LiCl·2Al（OH）₃·nH₂O型铝基锂吸附剂。分别探究了吸附时间、吸附温度、溶液初始pH、溶液初始Li⁺浓度对吸附性能的影响,对吸附前后的无机铝吸附材料做了表征,并考察了吸附剂的离子选择吸附性及稳定性能。结果表明：最佳吸附条件为在45 ℃下pH=7的锂溶液中吸附2 h,吸附容量高达到8.66 mg/g。XRD、FT-IR表征结果表明：所制吸附材料有良好的稳定性。且该吸附剂对Li⁺分配系数（K=10.06）远高于其他金属阳离子,吸附材料经5次循环使用后,吸附容量仍能保持原来的91.5%。在西藏龙木错盐湖卤水中,对锂的吸附量达到5.24 mg/g。吸附平衡数据拟合结果表明：铝基锂吸附剂符合Langmuir等温吸附模型,吸附是发生在吸附剂表面的单层吸附;吸附过程符合伪二级动力学,是典型的化学吸附过程。     

高岭土在盐湖卤水提锂中的应用

煅烧酸浸法对高岭土进行处理,得酸改高岭土和铝浸出液。以酸改高岭土对当雄错盐湖卤水中的锂进行吸附,铝浸出液沉淀吸附后卤水中剩余的锂,再以铝浸出液作吸附后酸改高岭土的解吸剂,并对解吸液再次进行沉淀提锂,从而确定高岭土在盐湖卤水提锂中的最佳工艺。结果表明:高岭土煅烧酸浸后Al_2O_3溶出率高,浸出液中的AlCl_3浓度可达0.97mol/L,而所得酸改高岭土孔洞丰富,比表面积较大;以酸改高岭土对锂浓度为320mg/L的卤水进行吸附,发现在酸改高岭土用量为4.0g、体系pH为12、吸附温度为40℃、吸附时间为150min时,有最大锂吸附量,为4.51mg/g;此时,吸附后卤水中锂的浓度为230mg/L,再以铝浸出液沉淀该卤水中的锂,当Al/Li摩尔比为3.5、Na/Al摩尔比为2.7、反应温度为55℃、反应时间为1h时,锂的最大沉淀率为45.3%;将铝浸出液用水稀释1倍,取35m L对4.0g吸附后的酸改高岭土进行解吸,55℃反应20min,Li+解吸率达93.12%,Li+浓度为480mg/L,再次沉淀提锂时,锂沉淀率为84.51%。     

铝基锂吸附剂分离高钠型地下卤水锂资源过程研究

铝基锂吸附剂由于其解吸条件温和,不发生溶损,是目前唯一一种成功实现工业化生产的盐湖卤水提锂吸附剂,然而其在高钠型地下卤水中的应用可行性还有待考察。使用实验室自制的H-LDHs颗粒吸附剂,系统研究了吸附液进料流速、解吸温度及解吸液中离子浓度对固定床吸附和解吸过程的影响,实验结果表明,在高钠卤水中,当进料流速从1 BV/h (1 BV/h=0.170 L/h)增加到4 BV/h时,穿透时间缩短了79%,而穿透吸附容量仅降低了17.8%。升高解吸温度可显著提高固定床的Li⁺解吸量,而增大解吸液中的Na⁺浓度会抑制Li⁺的解吸。此外,开发了分段循环解吸工艺,并将其用于四川某地实际地下卤水提锂过程,该工艺能够有效实现解吸工段固定床出料液中Li⁺的富集。     

Li1.6Mn1.6O4/PVDF多孔膜的制备及提锂性能

自制锂离子筛前驱体Li_1.6Mn_1.6O₄，并将Li_1.6Mn_1.6O₄粒子与高分子树脂PVDF杂化制膜，研究了膜经稀盐酸抽锂后对锂的吸附性能以及多次吸附与脱附性能等。结果表明，膜M-10-55[Li]采用0.5 mol·L^-1 HCl溶液抽锂约2 h锂的脱出基本达到平衡，Li⁺的洗脱率在95%左右，锰的溶损率为3.5%左右。抽锂后得M-10-55[H]对富锂溶液中锂的吸附约12 h达平衡，对锂的吸附容量较高为41 mg·g^-1，在第5次吸附时对锂的提取量为35 mg·g^-1左右。相比于Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺，该膜对Li⁺表现出较好的选择性，对于从海水、盐湖卤水等液态锂资源中提取锂有很大的开发潜力。     

槐木活性炭净化废水中Pb2+的工艺研究

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料,采用水蒸气活化法制备槐树活性炭,并优化活性炭吸附废水重金属离子Pb²⁺的工艺。结果表明：3 cm×10 cm左右槐树枝段,在110℃下干燥3天后在500℃恒温炭化30 min的槐木炭,再在650℃下恒温活化80 min,水蒸气流量为30 g·h^-1,制备的槐木活性炭对废水中的Pb²⁺有着较好的吸附能力和去除能力,最大吸附量202.0mg·g^-1,最大净化率大于95%。通过单因素实验获得活性炭对Pb²⁺吸附最佳的工艺参数：Pb²⁺初始质量浓度为0.5 mg·mL^-1,吸附时间60 min,吸附温度20℃。Pb²⁺在槐木活性炭上的吸附更适合Freundlich吸附模型。在低于70℃时,吸附是放热过程,槐树活性炭对Pb²⁺的吸附能力大于对溶剂的吸附,吸附是自发过程。     

槐木活性炭吸附Pb2+工艺的响应面法优化

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料，采用水蒸气活化法制备槐树活性炭。为最大化提高活性炭的利用率，以吸附量为指标，采用响应面法优化槐木活性炭吸附Pb²⁺工艺。结果表明：3 cm×8 cm左右槐树枝段，在110℃下干燥3天后在600℃恒温炭化60 min的槐木炭，再在650℃下恒温活化80 min，水蒸气流量为30 g·h^-1，制得槐木活性炭。其对Pb(NO₃)₂吸附的最佳工艺：吸附温度29.8℃、吸附时间64.1 min和料液比1.1 mL·g^-1。该条件下吸附量预测值为137.9 mg·g^-1,3个因素的显著性由大到小依次为：料液比、吸附温度、吸附时间。验证性实验表明：吸附量平均值为135.0 mg·g^-1，与预测值的相对误差为2.10%，实验值与模型预测值拟合性良好。     

球形离子筛吸附剂的制备及其锂吸附性能评价

利用琼脂糖溶液的溶胶凝胶性质,通过锐孔凝固浴法,对实验室合成的Li₄Mn₅O₁₂粉体进行成型,制备了粒径2～3 mm的球形颗粒,对球形颗粒进行交联后,用1 mol·L^-1的盐酸对球形颗粒进行酸洗脱锂,最终制得球形锂离子筛吸附剂。考察球形吸附剂制备和交联的影响因素,结果表明：5%的琼脂糖浓度和90 ℃的温度为最佳制备条件,2 ml·g^-1的交联剂用量和6 h的交联时间为最佳交联条件。对球形离子筛吸附剂进行静态评价实验,结果表明锂吸附容量为4.25 mmol·g^-1,吸附速率为1.77×10^-5 s^-1,成型后离子筛吸附量是离子筛粉末的75.6%,吸附速率较粉体（3.29×10^-4 s^-1）下降一个数量级。Li⁺平衡吸附容量随平衡pH值的升高而增加,在pH>12时吸附容量高达5.5 mmol·g^-1。共存离子选择性实验表明,交联球形离子筛吸附剂对Li⁺具有高选择性,成型后离子筛可以用于盐湖卤水或者海水提锂。     

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。     

西台吉乃尔盐湖析钾老卤及冻卤25 ℃等温蒸发实验研究

为了有效利用西台吉乃尔盐湖析钾后老卤及冻卤中的锂、硼等元素,对西台吉乃尔盐湖析钾后老卤和冻卤展开了25 ℃等温蒸发实验,采用化学分析、X射线粉晶衍射等方法对析出固体矿物的含量及物相进行了分析,并依据Li⁺,Mg²⁺∥Cl^-,SO₄^2-—H₂O四元体系25 ℃介稳相图对盐类析盐路线进行了理论分析。结果表明,析钾老卤蒸发过程主要析出钠石盐、光卤石、水氯镁石、四水泻盐和一水硫酸锂,其中Li⁺富集到5.4 g/L左右时开始析出锂盐,而硼富集到46.73 g/L时仍无明显析出;冷冻后老卤蒸发过程中可获得较高品质的水氯镁石,冷冻脱硫后可以提高Li⁺的富集浓度,但最终仍有一水硫酸锂析出。该老卤25 ℃的蒸发析盐规律与Li⁺,Mg²⁺∥Cl^-,SO₄^2-—H₂O四元体系25 ℃介稳相图基本一致。     

吸附法从盐湖卤水中提取锂的研究

研究了吸附法从盐湖卤水中提取锂的工艺过程,不单独制备吸附剂,并用氢氧化钙代替传统的氢氧化钠作沉淀剂。研究了铝锂摩尔比、氢氧化钙加入量、反应时间等因素对锂吸附效果的影响,并用X射线衍射(XRD)、原子吸收光谱法(AAS)对各样品进行了表征。实验结果表明:所得沉淀产物为Li Cl·2Al(OH)3·x H2O,铝锂摩尔比、氢氧化钙加入量、反应时间对锂吸附效果影响显著。在室温下,铝锂摩尔比为4,氢氧化钙加入量为9 g,反应时间为2 h时,锂吸附效果较佳,锂吸附率可达96.4%。吸附产物经脱附,镁锂分离情况较理想。     

锰基吸附剂用于新疆某盐湖卤水提锂工艺

以新疆某高镁锂比盐湖卤水为原料，采用锰基吸附剂进行吸附提锂，考察了不同条件对吸附剂的吸附率、解吸率和锰溶损率的影响，得到最优工艺条件：在吸附时间60 min、吸附液固比50 mL/g条件下，吸附率达到94.34%、吸附容量为7.69 mg/g;在解吸时间15 min、解吸液固比24 mL/g、以0.04 mol/L H₂SO₄溶液为解吸液条件下，解吸率为98.75%,吸附剂锰溶损率为0.019%。     

新型重金属吸附生物炭的制备及对含锰废水处理研究

本文以剩余活性污泥为基体，通过高温热解处理及对其进行酸改性，制备出高效多孔生物炭吸附剂。考察了吸附温度、溶液初始pH和吸附剂投加量对Mn²⁺吸附效果的影响。在Mn²⁺初始浓度为4mg/L、吸附剂投加量为0.5g、吸附时间120min、pH为2条件下，20℃时Mn²⁺去除效率最高为72.55%；在Mn²⁺初始浓度为4mg/L、吸附剂投加量为0.5g、吸附时间120min、20℃条件下，pH为2时Mn²⁺去除效率最高为73.63%；在Mn²⁺初始浓度为4mg/L、吸附时间120min、20℃条件下，pH为2条件下，吸附剂投加量为0.5g时Mn²⁺去除效率最高为73.08%。生物碳吸附剂对Mn²的吸附率由改性前的45.97%，提高到改性后的73.63%。实验结果表明，改性后的吸附剂相较于改性之前较大幅度提升了对于重金属离子的吸附能力。     

硝酸锂改性钛系离子筛的制备及其吸附性能

钛系锂离子筛具有较高的锂吸附容量和稳定性,对其制备工艺及性能进行改进研究具有重要意义。使用硝酸锂和碳酸锂混合物作为锂源,与二氧化钛在500℃下进行固相反应,生成层状钛酸锂;使用0.2 mol·L ^-1盐酸对其酸洗24 h,得到了锂离子筛吸附剂;采用X射线衍射、扫描电镜、粒度分析、N ₂吸附-脱附方法等,对其性能进行了表征;通过锂离子的吸附实验,确定了吸附和再生性能;探究了该新型吸附剂的锂离子吸附机理。结果表明：吸附过程是单分子层化学吸附;经过改性,离子筛颗粒更加细小,孔体积和比表面积更大,结构完整;在70 mg·L ^-1的Li ⁺溶液中,吸附量为25.01 mg·g ^-1,准二级吸附速率常数为0.2762 g·(mg·h) ^-1,吸附速率较之未改性提高了54.56%;该离子筛对浓度为11.6 mg·L ^-1的Li ⁺溶液,其锂去除率可以达到99.77%。     

磁性氧化石墨烯材料的制备及其对重金属离子的吸附研究

采用一步共沉淀法,以FeCl_2·4H_2O、FeCl_3·6H_2O和氧化石墨烯为原料,在碱性条件下制备氧化石墨烯/四氧化三铁的磁性复合材料(MGO),考察pH、时间和吸附温度等对MGO吸附Cu⁽²⁺⁾的影响。结果表明,MGO对Cu(2+)的影响。结果表明,MGO对Cu⁽²⁺⁾的最佳吸附条件:20 mL浓度为200 mg/L、pH=5.5的Cu(2+)的最佳吸附条件:20 mL浓度为200 mg/L、pH=5.5的Cu⁽²⁺⁾溶液,加入MGO 20 mg,吸附温度30℃,吸附时间150min,最大吸附容量为61.4 mg/g,Cu(2+)溶液,加入MGO 20 mg,吸附温度30℃,吸附时间150min,最大吸附容量为61.4 mg/g,Cu⁽²⁺⁾的去除率为98.1%。MGO吸附Cu(2+)的去除率为98.1%。MGO吸附Cu⁽²⁺⁾符合准二级动力学模型。     

258.15 K下五元体系Li+,Na+,Mg2+//SO42-,Cl--H2O相平衡研究

中国含锂盐湖大部分位于青藏、新疆等干旱少雨、冬季寒冷且漫长的地区。为指导低温提锂工艺的开发和设计、利用冬季冷能进行目标离子的富集及明确含锂盐湖在低温下的析盐规律,采用等温溶解平衡法对258.15 K、二水氯化钠饱和条件下的交互五元体系Li⁺,Na⁺,Mg²⁺∥SO₄^2-,Cl^--H₂O相平衡关系进行研究并构建等温平衡相图。结果表明,相图中有4个共饱点、6个两盐结晶区(NaCl·2H₂O+Na₂SO₄·10H₂O、NaCl·2H₂O+MgCl₂·8H₂O、NaCl·2H₂O+MgSO₄·7H₂O、NaCl·2H₂O+Li₂SO₄·H₂...     

离子筛吸附与陶瓷膜耦合用于盐湖卤水提锂

将锰系离子筛吸附与陶瓷膜耦合,用于高镁锂比盐湖卤水的提锂研究。采用水热法制备了高效锂离子筛H_1.6Mn_1.6O₄,考察离子筛用于卤水提锂效果和陶瓷膜的分离性能。结果表明：制备的离子筛粉体粒径分布在100～500 nm之间,平均粒径为160 nm,用于察尔汗盐湖卤水中对Li⁺吸附容量达到31.44 mg·g^-1;孔径50 nm的陶瓷膜对离子筛的截留率达到100%,膜渗透通量大于150 L·m^-2·h^-1;反冲操作可有效维持吸附-膜分离过程的稳定性,吸附与陶瓷膜的耦合过程对盐湖卤水中的锂提取率超过97%,盐酸和双氧水清洗可有效恢复膜渗透通量。研究结果为高镁锂比盐湖卤水提锂提供了新方法。     

CuCe氧化物催化剂的制备及CWPO降解双酚A废水研究

为解决Fenton法存在活性组分流失及通常在pH 2～3条件下运行的局限性,采用柠檬酸络合法制备了CuCe氧化物催化剂,建立了双酚A非均相催化湿式过氧化氢氧化（CWPO）反应体系。考察了焙烧温度、Cu/Ce摩尔比、H₂O₂用量、双酚A初始浓度和pH对催化剂物化结构和CWPO性能的影响。并分析了可能的降解路径。结果表明：催化剂具有良好的高温稳定性和pH适应性,在pH 1.6～7.9范围内对双酚A都具有较高的降解性能,不需要调节pH。在焙烧温度450℃、Cu/Ce摩尔比1.0、催化剂用量1 g·L^-1、H₂O₂用量196 mmol·L^-1、BPA浓度152 mg·L^-1、pH 6.6、反应温度75℃、反应95 min后,BPA和TOC去除率分别为91.8%和84.5%,Cu²⁺析出浓度为19.3 mg·L^-1。推测了双酚A可能的降解路径。     

响应面法优化生物炭的制备及对镉的吸附

采用响应面优化法优化了葵花籽壳生物炭和核桃壳生物炭的制备工艺参数，研究了温度、时间、粒径三因素之间的交互影响。结果表明：葵花籽壳生物炭的最佳制备工艺参数为：温度694℃、时间2.02 h、粒径250μm(60目),Cd²⁺吸附量为21.39 mg/g;三因素间的显著性影响顺序为温度、粒径、时间。核桃壳生物炭的最佳制备工艺参数为：温度502℃、时间4.32 h、粒径250μm(60目),Cd²⁺吸附量为14.13 mg/g;三因素间的显著性影响顺序为时间、温度、粒径。实验值和预测值之间良好的一致性支持了该响应面模型预测吸附的适用性。     

焦粉吸附材料制备及其对水中Cd~(2+)的吸附性能研究

采用KOH活化改性制备焦粉吸附材料MCP,研究MCP对水中Cd⁽²⁺⁾的吸附效果。结果表明,在KOH溶液浓度14 mol/L(焦粉质量∶KOH溶液体积=1∶4),活化温度850℃,活化时间120 min工艺条件下制得的MCP,亚甲基蓝吸附值达到132.5 mg/g。在30℃、pH值8.0的25 m L含Cd(2+)的吸附效果。结果表明,在KOH溶液浓度14 mol/L(焦粉质量∶KOH溶液体积=1∶4),活化温度850℃,活化时间120 min工艺条件下制得的MCP,亚甲基蓝吸附值达到132.5 mg/g。在30℃、pH值8.0的25 m L含Cd⁽²⁺⁾(浓度为100 mg/L)废水中,投加0.2 g的MCP,处理120 min,Cd(2+)(浓度为100 mg/L)废水中,投加0.2 g的MCP,处理120 min,Cd⁽²⁺⁾去除率达96.91%,吸附量为12.12 mg/g。实验条件下,MCP对Cd(2+)去除率达96.91%,吸附量为12.12 mg/g。实验条件下,MCP对Cd⁽²⁺⁾吸附过程与准一级动力学及准二级动力学模型均有较好吻合,后者拟合度更高;用Langmuir和Freundlich模型处理等温吸附线,前者与实际过程更为接近。