锰系锂离子筛钛掺杂改性工艺及其性能研究

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1、万方数据UDC540硕士学位论文学校代码!Q§3三密级公珏锰系锂离子筛钛掺杂改性工艺及其性能研究ResearchontheProcessandPropertiesofTitaniumDopedManganateLithiumIon—sieve作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：尹世豪冶金工程有色金属冶金冶金与环境学院石西昌教授答辩委员会主席中南大学二。一四年五月万方数据原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以

2、标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：萄蛆日期：业年上月孕日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文

3、收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：尹良导师签名触日期：娜年埘寻日万方数据锰系锂离子筛钛掺杂改性工艺及其性能研究摘要：离子筛吸附法从高Mgmi比卤水中提锂是目前研究的热点之一，而锰氧化物锂离子筛由于具有成本低廉、分离系数高、吸附量大从而成为综合性能最好的无机锂离子筛吸附剂，锰的溶损及造粒工艺是该锂离子筛实现工业化亟待解决的关键技术。本论文主要研究了掺钛改性锰系锂离子筛前驱体的制备工艺以及该离子筛的酸浸和吸附性能，并探索研究了一种新型造粒工艺，对制备的粒状吸附剂

4、性能进行研究。以MnS04和Ti(S04)2分别作为锰源和钛源，采用共沉淀一水热合成法获得样品经煅烧后成功制备了掺钛的锰系锂离子筛，通过对影响样品合成的几个重要因素进行考察，得出合成该钛掺杂锰系锂离子筛的优化实验条件：Ti(S04)2和MnS04摩尔配比x(Ti／Mn)=0．03、水热合成反应母液中锂浓度3．2mol／L、反应温度为230oC、反应时间为12h，合成样品在410oC煅烧6h后获得钛掺杂锰系锂离子筛吸附剂前驱体。对合成样品进行酸浸和吸附研究，结果表明：酸浸2h后，前驱体中Li解析完全，完

5、全转化成离子筛吸附剂。该离子筛吸附剂在锂溶液中12h前吸附速率较快，吸附2h，吸附量就达到了16．44mg．g～；12h时，吸附量为19．71mg·g-1，在12h以后吸附速率降低，吸附量增长非常缓慢。pH值对离子筛吸附剂的吸附量影响很大，在碱性条件下吸附性能较好，在pH=13．93时达到最大值34．18mg·g～。将合成的样品使用CST-200进行疏水改性研究，为后续造粒研究做准备，通过研究发现最佳的改性条件为：CST-200溶液浓度为1lg·L～、改性温度80oC、搅拌速度700r．min～、改性

6、时间4h，该条件下获得的样品具有最佳的疏水性能，测量的最大接触角0=154．55。。通过对样品改性前后微观形貌进行对比分析，发现改性前后粉体颗粒均细，分布均匀。对制备的粒状锂离子筛吸附剂进行微观形貌分析以及酸浸吸附实验，酸浸和吸附实验研究。结果表明：制备的粒状吸附剂为球形颗粒，并且具有疏松多孔结构。30oC下酸浸3h，锂的溶出率为55％。粒状吸附剂对锂的吸附量随温度和锂溶液锂浓度的升高而增大，在30oC锂溶液中吸附8h后，对锂的吸附量为12．05mg·g～。分别利用Langmuir吸附等温方程和Fre

7、undlich吸附等温方程对Tl万方数据粒状吸附剂在锂溶液中的吸附数据进行拟合分析，结果表明：粒状吸附剂对锂溶液中Li+的吸附遵循Langmuir吸附等温方程，相关系数R2=O．9980，为单分子层化学吸附，锂浓度对吸附量的影响比较大。分别利用吸附动力学一级模型和吸附动力学二级模型以及颗粒内扩散模型对粒状吸附剂在锂溶液中的吸附数据进行线性拟合，结果表明：粒状锂离子筛吸附剂对锂的吸附符合动力学二级模型，是化学吸附过程，颗粒内扩散不是吸附过程的控制步骤，吸附过程不是由单一过程控制。研究了粒状锂离子筛吸附剂

8、在新疆罗布泊老卤卤水中的吸附性能以及粒状锂离子筛吸附剂对盐湖卤水主要离子的分离性能和循环吸附性能，研究发现吸附10h后粒状锂离子筛的吸附量达到平衡为6．92mg·g～；粒状锂离子筛吸附剂主要离子分配系数DLi>>DNa>DK>DMg，离子筛对Li+和M92+、Na+、K+的分离系数分别为62．65、52．51、58．54，均远远大于1，因此该粒状吸附剂的选择吸附性能强，有良好的分离性能；研究发现经过10次循环解析．吸附过程后对老卤卤水的吸附能力达到5．7