空氣凈化用氫氧化鋰的再生利用研究.pdf

1、鋰是最輕的金屬元素，在地殼中的豐度僅為0.0065﹪，由于在能源、航天、軍事等領(lǐng)域的廣泛應用，是重要的戰(zhàn)略物質(zhì)，對其回收處理再生，有重要意義。 氫氧化鋰是最主要的鋰化合物之一，廣泛應用于化工原料、鋰離子電池、石油、冶金、玻璃、陶瓷等行業(yè)，同時也是國防工業(yè)、原子能工業(yè)和航天工業(yè)不可或缺的原料。在軍事潛艇中將氫氧化鋰制成“生命保障隔板”，這些隔板起到空氣凈化的作用，能吸收二氧化碳氣體，以防止失事潛艇內(nèi)空氣中的二氧化碳氣體達到威脅人員

2、生命的水平，提高人員在等待救援時的生存能力。這種隔板在吸收二氧化碳時還能產(chǎn)生大量的熱，使艇內(nèi)溫度達到華氏140度左右，給艇員創(chuàng)造一個溫暖的空間。軍用空氣凈化劑耗量大，若將其用后廢棄物回收，作為原料重新制備出空氣凈化劑或其他鋰鹽，可以重復使用，節(jié)約大量資源。 本課題對空氣凈化用氫氧化鋰的再生利用進行了研究，主要內(nèi)容有兩部分。第一部分：對孤立作業(yè)體系使用的氫氧化鋰的再生進行研究。第二部分：以氫氧化鋰作為鋰源制備納米LiCoO<,2>

3、。 對孤立作業(yè)體系使用后的氫氧化鋰的主要成分進行了分析，根據(jù)原料的組成及含量，選擇用苛化法生產(chǎn)氫氧化鋰。討論了苛化溫度、苛化液濃度、苛化時間和濃縮方式等反應條件對生產(chǎn)過程及產(chǎn)品的影響，確定了最佳生產(chǎn)工藝，鋰回收率在83～93％之間。對產(chǎn)品中氫氧化鋰的含量及鈣、鈉、鉀、鹽酸不溶物等雜質(zhì)的含量進行分析，氫氧化鋰的含量符合GB/T 8766-2002工業(yè)級標準要求。 以氫氧化鋰、檸檬酸和醋酸鈷為原料，通過低溫固相配位化學反應法

4、合成了前驅(qū)體配合物，反應機理如下： LiOH·H<,2>O+C<,6>H<,8>O<,7>·2H<,2>O→LiC<,6>H<,7>O<,7>+4H<,2>O LiC<,6>H<,7>O<,7>+Co(Ac)<,2>·4H<,2>O→LiCoC<,6>H<,6>O<,7>Ac+HAc+4H<,2>O通過元素分析、紅外光譜分析和熱重/差熱分析對前驅(qū)體的組成、結(jié)構(gòu)及熱分解過程進行了研究，推斷出前驅(qū)體的結(jié)構(gòu)式如下： 該前驅(qū)體進一步經(jīng)過

5、熱處理即可制得超細納米LiCoO<,2>材料，此材料具有單一的α-NaFeO<,2>型層狀結(jié)構(gòu)。前驅(qū)體的熱分解大致分為兩步進行，醋酸根先分解，再脫去檸檬酸根的碳得到納米LiCoO<,2>。對前驅(qū)體進行了非等溫熱分解動力學處理，得出了前驅(qū)體的熱分解反應機理、熱分解動力學方程、相應的動力學參數(shù)及活化熵。ΔS<'≠>和活化吉布斯函數(shù)ΔG<'≠>，結(jié)果如下： 前驅(qū)體的第3步熱分解過程的反應動力學函數(shù)為：f(α)=1/3(1-α)[-ln

6、(1-α)]<'-2>；熱分解的動力學方程為：dα/d=A·e<'-E/RE>f(α)=A·e<'-E/RT>·1/3(1-α)[-ln(1-α)<'-2>， E=292.6kJ/mol，LnA=53.06，r=0.9676，ΔS<'≠>=0.6118 kJ/mol·K，ΔG<'≠>=-65.67 kJ/mol。 利用XRD衍射分析和掃描電鏡分析，系統(tǒng)地研究了合成條件對LiCoO<,2>產(chǎn)品的物相結(jié)構(gòu)及形貌的影響。研究表明，前驅(qū)