PAN基鋰離子篩膜的制備及在鹽湖鹵水應(yīng)用性能研究.pdf

1、鋰是極其重要的能源金屬元素，我國(guó)鹵水鋰資源豐富，但鹽湖鹵水中的高鎂鋰比值，是鹵水提鋰的最大阻礙。H1.6Mn1.6O4是目前已知的吸附容量最大、選擇性高、性質(zhì)穩(wěn)定的鋰離子篩。從高鎂鋰比鹽湖鹵水和海水提鋰，鋰離子篩吸附法是最具前景的方法之一。但其粒徑很小，實(shí)際操作中極易流失。因此有必要在保證其優(yōu)良的吸附性能的前提下，對(duì)其進(jìn)行成型改性，提高應(yīng)用性。
　　論文采用水熱-低溫固相合成鋰離子篩前驅(qū)體 Li1.6Mn1.6O4，經(jīng)過(guò)鹽酸洗脫得

2、到鋰離子篩H1.6Mn1.6O4。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）、X射線衍射儀（XRD）和原子吸收光譜儀(AAS)對(duì)鋰離子篩進(jìn)行表征，檢測(cè)并研究其吸附、解吸附性能。結(jié)果表明：鋰離子篩前驅(qū)體在鹽酸濃度為0.5 mol·L-1、洗脫溫度30℃、液固比為500:1（mL/g）、洗脫時(shí)間為12 h時(shí)，鋰的洗脫率在92％以上，錳的溶損率<2.0%，溶損率較低。鋰離子篩在低濃度的鋰溶液中首次吸附12 h即可達(dá)到26.0 mg·g-1的，最大可達(dá)34.

3、56 mg·g-1；鋰離子篩經(jīng)五次循環(huán)后吸附容量損失4.0%，表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。
　　采用親水性的聚合物膜材料聚丙烯腈（PAN），通過(guò)相轉(zhuǎn)換法制備PAN-H1.6Mn1.6O4膜狀吸附劑，并通過(guò)SEM、Li+靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)、(NH4)2S2O8對(duì)鋰的洗脫實(shí)驗(yàn)和鹵水中吸附實(shí)驗(yàn)對(duì)膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，PAN濃度為10 wt%，H1.6Mn1.6O4的負(fù)載量為50 wt%時(shí)，PAN-H1.6Mn1.6O4離子篩膜的吸附容量

4、為17.45 mg·g-1，達(dá)到粉末狀吸附容量的88.0%。以(NH4)2S2O8溶液為洗脫劑，當(dāng)濃度為0.3 mol·L-1、液固比為600:1、時(shí)間為12 h時(shí)，鋰洗脫量為17.23 mg·g-1，錳溶損率僅為1.14%，低于鹽酸洗脫的錳溶損率。在含有大量Na+，K+，Mg2+和Ca2+離子的羅布泊老鹵鹵水中，鋰離子篩膜對(duì)Li+有很高的選擇性。其在模擬鹵水中的吸附量比純鋰溶液中的吸附量降低了34.4%，主要是由于Mg2+的競(jìng)爭(zhēng)。在模

5、擬鹵水進(jìn)行十次吸附-解吸循環(huán)，吸附量從11.64 mg·g-1下降到10.94 mg·g-1，僅損失了6.0%，可見(jiàn) PAN-H1.6Mn1.6O4膜吸附劑可用于富集鹵水中的鋰資源?？傮w結(jié)果表明親水性載體對(duì)H1.6Mn1.6O4吸附容量影響較小，溫和的洗脫劑有利于鋰離子篩膜的化學(xué)穩(wěn)定性。
　　分別制備出球形顆粒、中空纖維膜、靜電紡絲膜和平板膜狀的PAN-H1.6Mn1.6O4吸附劑。通過(guò)在不同濃度的鋰溶液、不同溫度、不同時(shí)間和5次