浓海水/制盐母液中锂和镁的提取工艺研究

摘要

首先以制盐母液和氨水为原料制备出氢氧化镁滤饼，再以硫酸镁和自制的氢氧化镁为原料，通过水热合成法制备出碱式硫酸镁晶须。实验过程中考察了物料配比、反应时间、反应温度及硫酸镁溶液的浓度对晶须长径比的影响。对碱式硫酸镁晶须进行组成分析、SEM、XRD及TG-DTG分析。利用KH-550、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、油酸钾等表面改性剂对碱式硫酸镁晶须进行表面改性。实验结果如下:n(Mg(OH)2)∶ n(MgSO4)=1∶4，反应时间为4h，反应温度为190℃，硫酸镁溶液的浓度为0.3mol·L-1，制备的晶须为扇状，直径为1～2μm，长度为200～300μm，长径比为150～250。合成的碱式硫酸镁晶须组成为MgSO4·5Mg(OH)2·2H2O。用油酸钾对碱式硫酸镁晶须进行表面改性处理时，可以获得较高的改性效果，改性后晶须的亲油化度值达到0.55。
　　以碱式硫酸镁晶须(MHSH)和氢氧化钠为原料通过水热合成法制备出氢氧化镁晶须。实验确定了制备氢氧化镁晶须的适宜条件为:n(MHSH)∶n(NaOH)=1∶2，反应温度为200℃，反应时间为3h，MHSH料浆浓度为4(wt)％，氢氧化钠的浓度为0.3mol·L-1。对氢氧化镁晶须进行SEM、XRD及TG-DTG分析，制备的晶须为扇状，直径为1～2μm，长度100～200μm，长径比100～200。利用KH-550、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、油酸钾等表面改性剂对氢氧化镁晶须进行表面改性。结果表明:用油酸钾作表面改性剂，在油酸钾用量为5(wt)％时，可获得较好的改性效果，改性后晶须的活化指数达到99.48％。
　　采用PVC为粘结剂，KCl作成孔剂，制备了Li4Mn5O12离子筛球形颗粒，用盐酸溶液改型后制得粒状锂离子筛。通过SEM、静态和动态吸附、脱附实验对制备的粒状吸附剂进行表征，测出了饱和吸附容量、不同浓度洗脱剂对脱附性能影响及脱附率。结果表明，颗粒状离子筛的静态吸附数据与Lagergren方程吻合良好，吸附速率常数kads=9.99×10-6s-1，静态饱和吸附容量为2.40 mmol·g-1，实验结果具有很好的相关性(R=0.998)。
　　测得粒状锂离子筛在纯锂溶液中对锂的吸附容量。选用不同浓度的盐酸对吸附剂进行洗脱，盐酸浓度越高，流出液中锂离子的质量浓度就越高。当盐酸浓度低于0.02mol·L-1，洗脱曲线已渐渐变成一条近似平滑的曲线，洗脱率随着盐酸浓度的升高而增大。

目录

摘要

前言

1 文献综述

1．1 锂、镁产品的性质及应用

1．1．1 锂的性质及应用

1．1．2 镁盐的性质及应用

1．2 资源简介

1．2．1 国内外矿石资源

1．2．2 国内外盐湖卤水资源

1．2．3 海水资源

1．3 锂、镁盐晶须的制备工艺

1．3．1 锂的制备工艺

1．3．2 镁盐晶须的制备工艺

1．4 无机粉体的表面改性研究

1．4．1 无机粉体的表面改性方法

1．4．2 无机粉体的表面改性效果表征

1．4．3 镁盐晶须的改性研究现状

1．5 锂离子筛的成型研究现状

1．5．1 离子筛原粉的造粒研究进展

1．5．2 离子筛原粉的成膜研究现状

1．6 本论文的研究目的、意义及主要内容

1．6．1 研究目的及意义

1．6．2 研究主要内容

2 碱式硫酸镁晶须的制备、表征及改性研究

2．1 实验试剂及仪器

2．1．1 实验试剂

2．1．2 实验仪器

2．2 原料的组成分析

2．2．1 乙二胺四乙酸二钠(EDTA)标准溶液的配制与标定

2．2．2 Mg2+、Ca2+含量的分析

2．2．3 莫尔法测定制盐母液中Cl-

2．2．4 重量法测定制盐母液中硫酸根离子

2．2．5 用四苯硼酸钾重量法测钾离子的含量

2．2．6 差减法计算钠离子的含量

2．3 实验部分

2．3．1 碱式硫酸镁晶须的制备

2．3．2 碱式硫酸镁晶须的分析表征

2．3．3 碱式硫酸镁晶须的表面改性研究

2．4 实验结果及讨论

2．4．1 制盐母液组成分析

2．4．2 氢氧化镁滤饼实验条件研究

2．4．3 水热合成条件对碱式硫酸镁晶须形貌的影响

2．4．4 碱式硫酸镁晶须的表征

2．4．5 不同条件对碱式硫酸镁晶须改性效果的影响

2．5 本章小结

3 氢氧化镁晶须的制备、表征及改性研究

3．1 实验试剂及仪器

3．1．1 实验试剂

3．1．2 实验仪器

3．2 实验部分

3．2．1 氢氧化镁晶须的制备

3．2．2 氢氧化镁晶须的表征方法

3．2．3 氢氧化镁晶须的表面改性研究

3．3 实验结果及讨论

3．3．1 氢氧化镁晶须制备条件的确定

3．3．2 氢氧化镁晶须的表征

3．3．3 改性条件对氢氧化镁晶须改性效果的影响

3．4 本章小结

4 锂离子筛的造粒研究

4．1 实验试剂及仪器

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器

4．2 实验部分

4．2．1 离子筛粉体的成型造粒

4．2．2 粒状离子筛的制备

4．2．3 样品表征

4．2．4 离子筛静态吸附性能测定

4．2．5 离子筛动态吸附、脱附性能测定

4．3 实验结果及讨论

4．3．1 粒状锂离子筛的扫描电镜分析

4．3．2 离子筛静态吸附测定结果

4．3．3 离子筛动态吸附、脱附性能测定结果

4．4 本章小结

5 结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研项目情况

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