吸附法提取煤矸石中锂的工艺

平朔煤矸石中锂元素含量较高,寻找适合的提取方法具有重要的研究价值和应用前景。本文利用盐酸酸浸活化的煤矸石使锂溶到溶液中,采用自制的锰系离子筛对溶液中的锂进行吸附,实现锂的回收。主要考察了活化配比、活化温度、酸浸温度、酸浸体积、酸浸浓度等因素对煤矸石中锂浸出率的影响,通过单一控制变量法确定了最佳焙烧和浸出工艺条件,使锂的浸出率达到79%以上;研究了不同温度和时间对合成离子筛的影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜、电感耦合等离子体发射光谱仪对离子筛晶型以及吸附性能进行表征,结果显示800℃下煅烧15h可以合成晶型完整的LiMn₂O₄尖晶石,且在溶液pH=14固液比1∶500时H型离子筛吸附容量达到了24mg/g;ICP数据处理结果表明H型离子筛对活化的煤矸石酸浸液中的锂吸附率达到了99%以上。     

锰系锂离子筛的制备与改性的研究进展

随着新能源电动汽车、储能产业的快速发展,确保锂资源的供给成为热点话题。锰系锂离子筛因其有对锂离子的高选择性、高吸附量、低成本等优点,在盐湖提锂方面已成为最具发展潜力的吸附剂材料之一,然而其在循环吸、脱附过程中,锰的溶损以及Jahn-Teller效应等问题会影响离子筛结构的稳定性,使吸附剂的吸附性能降低。近年来,围绕吸附性能提升,从制备方法方面进行改良的研究工作很多,可通过不同的制备方法调控锂离子筛的结构和形态。针对其存在的问题,总结了可以改善其性能的方法,包括掺杂、表面包覆以及造粒和成膜等,并在此基础上对改性锂离子筛材料在工业应用方面的发展方向进行展望,制备出高数量级循环下稳定的锂离子筛材料是未来的主要发展方向。     

锰氧化物锂离子筛的掺杂改性及吸附性能研究

以二氧化锰和氢氧化锂为原料,采用高温固相法合成了锂锰氧化物前驱体,再经离子交换技术制备了锰氧化物锂离子筛并用于溶液中Li ⁺的吸附。考察了Al ³⁺和La ³⁺掺杂对锂离子筛结构、形貌和吸锂性能的影响。用粉末X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）对制备产物进行了表征。结果表明,产物为尖晶石型锰氧化物锂离子筛,呈片状形貌,分散性较均匀。Al ³⁺和La ³⁺掺杂后产物仍然保持尖晶石结构,形貌有所变化,分别呈现出不规则的立方体和纳米颗粒。吸附结果表明,掺杂后锰氧化物锂离子筛的吸附容量有所提高。     

硫酸锰溶液中镁离子的沉淀行为研究

主要对以含镁高的工业硫酸锰溶液为原料制备高纯四氧化三锰时的沉淀工艺条件进行研究。通过实验测定氢氧化物沉淀时溶液中锰、镁离子浓度和计算沉淀物中镁与锰的质量比,研究了硫酸锰溶液的初始浓度、沉淀pH、反应温度对锰、镁离子沉淀的影响。结果表明,当硫酸锰溶液的锰质量浓度为40 g/L（镁质量浓度为1.56 g/L）,选择终点pH为9.0,反应温度为40 ℃时,锰离子的沉淀率可达90%,氧化得到的四氧化三锰产品中锰元素质量分数为71%,镁元素的质量分数为2×10-4,锌元素质量分数为1.26×10-4,其他金属元素质量分数均小于7×10-5,基本能达到四氧化三锰产品质量要求。     

Preparation and evaluation of α-Al2O3 supported lithium ion sieve membranes for Li+ extraction

Spinel lithium manganese oxide ion-sieves have been considered the most promising adsorbents to extract Li⁺ from brines and sea water. Here, we report a lithium ion-sieve which was successfully loaded onto tubular α-Al₂O₃ ceramic substrates by dipping crystallization and post-calcination method. The lithium manganese oxide Li₄Mn₅O₁₂ was first synthesized onto tubular α-Al₂O₃ ceramic substrates as the ion-sieve precursor (i.e. L-AA), and the corresponding lithium ion-sieve (i.e. H-AA) was obtained after acid pickling. The chemical and morphological properties of the ion-sieve were confirmed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Both L-AA and H-AA showed characteristic peaks of α-Al₂O₃ and cubic phase Li₄Mn₅O₁₂, and the peaks representing cubic phase could still exist after pickling. The lithium manganese oxide Li₄Mn₅O₁₂ could be uniformly loaded not only on the surface of α-Al₂O₃ substrates but also inside the pores. Moreover, we found that the equilibrium adsorption capacity of H-AA was 22.9 mg·g^-1. After 12 h adsorption, the adsorption balance was reached. After 5 cycles of adsorption, the adsorption capacity of H-AA was 60.88% of the initial adsorption capacity. The process of H-AA adsorption for Li⁺ correlated with pseudo-second order kinetic model and Langmuir model. Adsorption thermodynamic parameters regarding enthalpy (ΔH), Gibbs free energy (ΔG) and entropy (ΔS) were calculated. For the dynamic adsorption- desorption process of H-AA, the H-AA exhibited excellent adsorption performance to Li⁺ with the Li⁺ dynamic adsorption capacity of 9.74 mg·g^-1 and the Mn²⁺ dissolution loss rate of 0.99%. After 3 dynamic adsorption-desorption cycles, 80% of the initial dynamic adsorption capacity was still kept.     

废旧锂离子电池制备锂离子筛及其应用研究进展

锂离子电池报废量爆发式增长,预计到2023年,废旧锂离子电池回收利用将是一个超过300亿元产值的新兴市场,其中,锂资源占可回收金属价值的一半。为探索锂资源高效回收技术,基于现阶段研究热点,讨论了以废旧锰酸锂电池正极材料、废旧三元锂电池正极材料、废旧锰系锂离子电池负极材料为原料制备锂离子筛的方法;探讨了废旧锂离子电池中各类杂质成分对锂离子筛性能的影响;阐述了锰系锂离子筛技术在废旧锂离子电池的锂回收、盐湖卤水提锂和化工制药废水提锂等领域的应用。通过分析得出,锂离子筛的应用能够增加锂盐回收率与回收纯度,降低技术成本,应用前景广阔。     

尖晶石型锰酸锂锂离子筛的合成研究

为了比较不同合成方法对锰酸锂(Li4Mn5O12)锂离子筛的结构、饱和交换容量和分离因子的影响,采用低温固相反应法和溶胶-凝胶法合成了锰酸锂锂离子筛,并用X射线衍射(XRD)表征了所得材料的结构.结果表明,低温固相反应法和溶胶-凝胶法制备的锰酸锂及其离子筛均为尖晶石结构.低温固相反应法合成的锂离子筛,其锂离子饱和交换容量为16.06 mg/g(2.31 mmol/g)、分离因子αLiNa为23;溶胶-凝胶法合成的锰酸锂锂离子筛,其锂离子饱和交换容量为26.39 mg/g(3.80 mmol/g),分离因子αLiNa为216,优于低温固相反应法所得锂离子筛的性能.     

电解锰渣基沸石对锰离子的吸附性能研究

电解锰渣是电解锰行业露天堆存的大宗固体废弃物,在堆存过程中将产生毒性污染物锰离子。为有效利用电解锰渣的同时消除锰离子对环境的危害,以电解锰渣为原料采用微波碱熔活化法制备沸石,并用于吸附锰离子。考察了溶液初始锰离子质量浓度、溶液pH、吸附温度和吸附时间等因素对锰离子吸附效果的影响。结果表明:在溶液初始锰离子质量浓度为500 mg/L、溶液pH为6、吸附时间为2 h、吸附温度为50 ℃条件下,电解锰渣基沸石对锰离子具有较好的吸附能力,最大吸附量高达79.18 mg/g。探究了电解锰渣基沸石对锰离子的吸附行为。结果表明,锰离子在沸石表面的吸附符合准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型比Freundlich模型更适合于描述电解锰渣基沸石去除锰离子的等温吸附过程。电解锰渣基沸石循环使用性能良好,在重金属废水处理方面具有潜在的应用前景。     

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。     

Adsorption of propane and propylene onto carbon molecular sieve

Equilibrium data for propane and propylene adsorption on a carbon molecular sieve (CMS) 4A from Takeda are presented in the temperature range 343-423 K and 0-300 kPa pressure. The pellet adsorption loading is 0.9 mol/kg for propane and 1.2 mol/kg for propylene at 100 kPa and 373 K. The equilibrium selectivity for propylene in the low-pressure range are 2.3 (343 K) and 1.7 (423 K). Experimental data were fitted with the Toth and Dubinin models. Zero length column (ZLC) technique has been used to determine the controlling mechanism and estimate the diffusivity parameters. Transport of both hydrocarbons in the pellets is controlled by micropore diffusion. Breakthrough curves were measured in the same temperature range and atmospheric pressure, at the low partial pressure of adsorbate (linear region of the isotherm). Simple models have been used in the simulation of breakthrough curves.     

纳米纤维锂离子筛吸附剂的制备及表征

通过静电纺丝制备了锂离子筛负载纳米纤维。研究了聚丙烯腈（PAN）和锂锰氧化物（Li1.6Mn1.6O4）配比对纳米纤维锂离子筛吸附剂提锂性能的影响。采用扫描电镜（SEM）和BET氮气吸附法对纳米纤维锂离子筛吸附剂的形貌和比表面积进行了表征。实验结果表明,在聚丙烯腈质量分数为7%和Li1.6Mn1.6O4质量分数为10%条件下,制得的纳米纤维锂离子筛吸附剂比表面积较大、提锂性能较好,其在质量浓度为10 mg/L的氯化锂溶液中对锂离子的吸附量可达13.6 mg/g。纳米纤维锂离子筛吸附剂克服了粉末状锂离子筛的不足,对实现海水提锂具有重要的参考价值。     

尖晶石型锂锰氧化物离子筛的制备方法及构效性能分析

尖晶石型锂锰氧化物离子筛作为一种溶液提锂的吸附材料, 具有广阔的应用前景, 而在实际研究与推广应用进程中, 也存在着一些问题。文章结合已有的研究, 详细介绍了目前研究最多的三种锂锰氧化物离子筛前体(LiMn₂O₄、Li₄Mn₅O₁₂ 和 Li_1.6Mn_1.6O₄)和对应锰氧化物离子筛(λ-MnO₂、MnO₂·0.31H₂O和MnO₂·0.5H₂O)制备方法的比较;重点分析了三种前体和离子筛的晶体结构特征以及离子筛吸附性能的本质区别;对粉状离子筛的成型(造粒和成膜)作了详细阐述并与粉状离子筛的性能进行了比较;最后总结了目前锂锰氧化物离子筛实际吸附量与理论吸附量的差异和选择性以及离子筛溶损等现存的问题。随着离子筛成型技术的改善和掺杂新型离子筛的开发, 有望制备工业化应用的海水提锂吸附剂。     

The effects of Ni and Li doping on the performance of lithium manganese oxide material for lithium secondary batteries

Layered Li_0.7[M_1/6Mn_5/6]O₂ (M=Li, Ni) was synthesized using a sol-gel method. P2-Na_0.7[M_1/6Mn_5/6]O₂ precursor was first synthesized by a sol-gel method, and then O2-Li_0.7[M_1/6Mn_5/6]O₂ was prepared by an ion exchange of Li for Na in P2-Na_0.7[M_1/6Mn_5/6]O₂ precursor. From charge/discharge curves, it was seen that Li_0.7[Li_1/6Mn_5/6]O₂ has two plateaus similar to those observed from a spinel structure, but Li_0.7[Ni_1/6Mn_5/6]O₂ holds a single plateau as observed from a typical layered structure. It was considered that Li_0.7[Li_1/6Mn_5/6]O₂ undergoes a phase transformation from layered to spinel structure during the charge/discharge cycle, but Li_0.7[Ni_1/6Mn_5/6]O₂ maintains O2-layered structure after the cycles. Li_0.7[Ni_1/6Mn_5/6]O₂ was higher in discharge capacity and retention rate than Li_0.7[Li_1/6Mn_5/6]O₂.     

锂离子筛吸附剂及成型的研究进展

对提锂离子筛进行了分类。依据提锂离子筛的吸附机理,综述了锰系、钛系和掺杂系提锂离子筛的制备方法、掺杂改性及其造粒成型的研究进展。阐明了离子筛目前存在的主要问题和其难以工业化的瓶颈,对其今后的研发及应用进行了展望。     

纤维蛋白原在微胶囊表面的吸附行为

Alginate-chitosan-alginate (ACA) microcapsules have been widely studied as devices for the immuno-isolation and transplantation of living cells.However, long-term survival of the micro-encapsulated cell grafts and thus their potential clinical applications are hampered by the pericapsular fibrotic overgrowth induced by adsorbed protein.In this study, the adsorption behavior of plasma fibrinogen (Fgn) onto ACA microcapsules was studied by using the batch technique.The results showed that the equilibrium time for the adsorption was 24 h.The adsorption of Fgn onto ACA microcapsules fitted very well with Freundlich isotherm, which was indicative of multilayer adsorption.The kinetic experimental data correlated well with the second-order kinetic model,indicating that chemical sorption was the rate-limiting step.The effects of pH and ionic strength on the adsorption were also studied to interpret the mechanism of adsorption.It was found that the amount of adsorbed Fgn decreased with increasing pH in the range of 4.9—7.4.At pH 7.4, the amount of adsorbed Fgn increased with increasing NaCl concentration, and then decreased with further increase in NaCl concentration.At pH 6.0, the amount of adsorbed Fgn decreased with increasing NaCl concentration, indicating that electrostatic interaction was one of the main interactions between Fgn and ACA microcapsules and the positively charged chitosans which was not sufficiently neutralized on the surface of microcapsules induced the adsorption.     

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。     

氧化锰八面体分子筛催化性能研究进展

氧化锰八面体分子筛(OMS-2)具有多孔结构、混合价态的锰离子、温和的表面酸碱性和优良的离子交换性,对污染物尤其是挥发性有机污染物(VOCs)具有独特的去除效果,在适当的催化条件下,转化率可达100%。氧化锰八面体分子筛的合成方法有多种,不同合成方法对其催化效率具有很大影响,其中,掺杂金属离子在某些情况下可显著提高对污染物质的转化率以及目标产物选择性,尤其是掺杂贵金属Ag和Pd后,效果更为优异。从氧化锰八面体分子筛的合成方法、催化应用和作用机理等方面综述氧化锰八面体分子筛的研究进展。     

锂离子电池电极材料Li1+xV3O8研究进展

钒酸锂（Li_1+xV₃O₈）具有比容量大的优点,可用作传统锂离子电池正极材料及水溶液锂离子电池负极材料,是一种重要的锂离子电池活性材料。Li_1+xV₃O₈作为传统锂离子电池正极材料已被广泛研究,近年来Li_1+xV₃O₈作为水溶液锂离子电池负极材料的研究备受瞩目,成为了锂离子电池研究领域的热点与前沿。本文综述了Li_1+xV₃O₈作为传统锂离子电池正极材料的研究现状,从结构与充放电机理、合成方法及改性等方面进行了讨论,此外,综述了Li_1+xV₃O₈作为水溶液锂离子电池负极材料的研究现状并指出了其发展趋势。     

高镁锂比盐湖镁锂分离与锂提取技术研究进展

随着锂离子电池在电动汽车、便携式电子设备、电动工具及电网储能中的用量持续增加,锂资源需求量快速增长。我国盐湖集中分布在青藏高原地区,青海盐湖普遍具有高镁锂比、低锂含量的特征。高镁锂比盐湖提锂是世界性难题。本文综述了高镁锂比盐湖卤水镁锂分离与锂提取技术的最新研究进展,包括萃取法、吸附法、反应/分离耦合技术、膜法和电化学法。从各技术原理、特点、性能等方面分析了各方法特征和适用性。在现有技术中,吸附法更适合高镁锂比卤水;萃取法可用于锂浓度较低的卤水;新发展的反应/分离耦合技术能实现高效提锂与镁锂资源综合利用;以纳滤、电渗析、双极膜为代表的膜法具有能耗较低和模块化的优点;电化学法具有装置简单的优势,但仍需进一步优化系统。我国盐湖锂资源提取需提高总收率,提升提锂后资源综合利用程度,发展锂产品高值化、多元化利用途径,加强盐湖提锂的工程化技术研究,突破并掌握核心技术与装备,实现盐湖资源高效、综合、可持续利用的目标。