盐湖提锂.ppt

新型吸附剂从盐湖中提取 锂离子的应用 2010年12月21日;新型吸附剂从盐湖中提取锂离子的应用 ;1.研究背景;由图中可知，锂的全球消费量呈逐年上升趋势。;近年来，随着锂电池技术的发展及其在核聚变发电领域中的应用，锂的应用得到快速发展，其国际需求量以每年7％-11％的速度持续增长，然而世界陆地锂资源已经略见颓态，相比之下海水锂资源非常巨大，是陆地上锂总量的15000多倍。;然而由于海水中锂浓度很低，仅0.17mg/L，同时又与大量的同族碱金属和碱土金属离子共存，给海水提锂带来极大的困难； 因此，提锂还是以锂矿石和盐湖为主。我国对锂资源的提取目前主要集中在锂矿石，从液体锂矿中生产锂产品尚不足我国锂产品总量的1/10。由于对锂的需求量一直呈上升趋势，从盐湖提锂将成为必然的趋势。;我国锂资源比较丰富,??要分布于青藏高原的盐湖中。其中西藏的锂资源主要呈碳酸盐型,集中于藏北西部的扎布耶盐湖和东部的班戈-杜佳里湖,锂资源量分别为837万t和50万t。柴达木盆地现已查明有11个盐湖,主要分布于察尔汗、一里坪、西台吉乃尔、东台吉乃尔、大柴旦等五个盐湖中,相关的锂盐储量见下表。上述盐湖锂储量大、品位高,因而被誉为“锂海”。;盐湖中Li+常以微量形式与大量的碱金属、碱土金属离子共存。由于他们的化学性质非常相近,使得从中分离提取锂十分困难。 目前世界上多以碳酸锂、氯化锂是形式从盐湖中将锂提取出来;2.盐湖提锂技术;2.1 溶剂萃取法;2.2 沉淀法;2.3 煅烧浸取法;2.4 选择性半透膜法;2.5 吸附法;无机离子吸附法是利用无机离子吸附剂对Li+有较高的选择性和特定的记忆效应特点,实现从稀溶液中选择性提锂的方法 目前研究较多的无机离子交换吸附剂有: 层状吸附剂、无定型氢氧化物吸附剂、铝盐吸附剂和离子筛型吸附剂。 ; 层状离子交换吸附剂大多为成层状结构的多价金属的酸性盐,其对金属离子选择性与层间隔有关,如砷酸盐和磷酸盐都是利用这一性质。 Th(HAsO4)2 + 2Li+ ﹦Th(LiAsO4) + 2H+ ; 氢氧化物吸附剂的吸附过程中,依赖于它们存在的酸性足够大的自由表面羟基,在吸附过程中,自由表面羟基可以作为配体促进氧化物表面吸附阳离子而形成含羟配合物,其吸附反应机理可用一质子化反应表达: S-OH + Z+ + OH- ﹦S-O-Z + H2O ;2.无定型氢氧化物吸附剂;3.铝盐吸附剂;3.铝盐吸附剂;4.离子筛型吸附剂; 近年来提锂用离子筛吸附剂主要有单斜晶系锑酸、尖晶石型锰氧化物、尖晶石型钛氧化物以及复合型离子筛。 单斜晶系锑酸 单斜晶系锑酸可以用强酸处理LiSbO3，通过局部化学反应抽出锂离子得到。 日本东京工业大学曾对锑酸型离子交换剂进行了研究，证明了LiSbO3改型后的产物对锂离子具有记忆性的离子交换性能，交换容量达5.4mg/g。; 尖晶石型锰氧化物 锰氧化物离子筛是目前应用前景最好的，也是研究最多且综合性能最好的一种新型、高效、绿色的吸附剂。它是从标准的立方尖晶石结构的LiMn2O4，经过酸洗出去晶格中的Li+从而转变为尖晶石结构的λ-MnO2 。 Chitrakar等人制备的Li1.6Mn1.6O4离子筛吸附剂对Li+的吸附容量可达40mg(Li+)/g(Li1.6Mn1.6O4)，为目前报道的最高吸附容量的吸附剂。 然而所制备的高吸附容量的离子筛多为粉末状，其流动性和渗透性较差，难以实现柱操作，更谈不上工业化生产。因此研究者对粉末状锂离子筛进行造粒或者成膜研究。;粒状锂锰离子筛 目前所报道的成型剂主要有硅胶、水玻璃、聚卤乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰肼等高分子化合物。 成型机理大致分为2类，即直接粘合型和聚合型。 由于添加的多为有机物，亲水性差，从而导致交换速度降低、颗粒易碎、溶损率大，吸附容量较成型前有所降低。 日本四国工业技术研究所采用的吸附剂粒径为0.25～2.8mm(锰氧化物中添加20％的PVC)，装填量为2.5kg，海水流量为15L/min，吸附28天，在盐酸中反复脱附7次后，再经浓缩分离得到纯度为99.1％的碳酸锂750g。;膜状锂锰离子筛 膜状吸附剂有其独特的优点，由于膜可以直接缠绕或叠加，膜状吸附剂不再局限于柱式操作，带膜状吸附剂的吸附装置可以直接用于海水中。 Uemno等先将聚卤乙烯(PVC)溶解在N，N二甲基乙酰胺(DMF)中，再将Li1.33Mn1.67O4颗粒加入到上述混合液中，用流延法制成平板型薄膜，然后用HCI洗脱出其中的Li得到膜型锂吸附荆。经验证，其具有较好的力学强度和化学稳定性，在海水中的吸附容量为10.6mg