锂离子筛中空纤维膜吸附剂制备及膜吸附技术卤水提锂研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:21868031
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:40.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:B0804.分离工程
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:李雪琴; 陈良; 陶百福; 孙延勇; 王冠玉;
- 关键词:
项目摘要
Salt-lake brines are considered as great potential and valuable resources of the development of lithium industry in our country. The concentration brine form from salt lake after potassium extraction in Xinjiang has abundant resources of lithium. But the concentration brine contains many coexisting ions, and the Mg/Li molar ratio is above of 400, which must lead to be difficult to recovery lithium. In this project, the hollow fiber membrane-type absorbents of lithium manganese oxides (LMO) should study and be used to recovery lithium from concentration brine with high Mg/Li molar ratio. The membrane adsorption separation coupling technology should develop. The content of this project as follows: (1) the fabrication of PAN (or EVAL)- H1.6Mn1.6O4 hollow fiber membrane-type absorbents with high loading of LMO. (2) The diffusion ability of Li+ in intercrystalline and the hollow fiber membrane should enhance by regulation the lithium ion sieve morphology and the structure of LMO hollow fiber membrane-type absorbents respectively. (3) The effect of physical and chemical properties of polymer matrix, the forming method and the preparation condition on the loading content of LMO, LMO utilization rate and the stability between LMO and polymer matrix should study. (4) Composite adsorbent functionalized modification to improve the selectivity of Li+. To develop the membrane adsorption technology considering environmental protection should be efficient extracting lithium and promote the process of concentration brine-based lithium industry. The study results should provide theoretical and technical support for recycle and high-value use of lithium from concentration brine in Xinjiang.
盐湖卤水锂资源是我国今后发展锂盐工业最重要的资源基础。新疆盐湖卤水提钾后的浓缩卤水富含锂资源、储量大,但浓缩卤水共存离子多、镁锂比高达400,锂的提取难度大。为此本项目研究开发适用于高镁锂比浓缩卤水提锂的中空纤维膜状锂离子筛复合吸附剂,膜吸附技术。项目开展如下研究:(1)制备锂离子筛负载量高的PAN(或EVAL)-H1.6Mn1.6O4中空纤维膜状复合吸附剂;(2)以强化成型吸附剂中锂离子筛体相内和体相外Li+的快速传质为切入点,系统研究锂离子筛形态、复合吸附剂结构对Li+扩散传质影响;(3)以提高锂离子筛的负载量、负载利用率和负载稳定性,系统研究成型基质物理化学性能、成型方法及制备条件对锂离子筛与基质间作用的影响;(4)复合吸附剂功能化改性提高Li+选择性。实现高效提锂、环保、可工业化推广的膜吸附技术,为新疆盐湖卤水中锂资源回收及高附加值利用提供科学理论和技术支持。
结项摘要
本项目结合新疆盐湖提钾后浓缩卤水富含锂资源的情况,以H1.6Mn1.6O4(LIS)锂离子筛为吸附材料,选择聚氯乙烯、聚丙烯腈、乙烯-乙烯醇聚合物(EVOH)为成型基质,采用干湿相转化法、低温溶剂结晶法、静电纺丝法制备适用于高镁锂比(大于400)浓缩卤水提锂的LIS复合吸附剂。研究了Li1.6Mn1.6O4离子筛前驱体形貌、高分子基质亲疏水性和功能基团改性对LIS负载、负载稳固性、复合吸附剂结构、锂吸附性能和循环稳定性的影响。基于LIS-EVOH中空纤维膜复合吸附剂,开发了膜吸附耦合技术和吸附-解吸动态循环膜设备。主要成果如下:(1)LIS形貌对其结构(比表面积、孔体积、孔隙率)、锂吸附选择性、锂传质和循环稳定性有明显影响。高比表面积LIS提供了更多的锂吸附位点,高孔隙率LIS降低了Li+在晶相内和复合吸附剂中的传质阻力,但不稳定的晶体结构和低价态锰的存在降低LIS的循环稳定性。(2)LIS为亲水性物质,适宜亲水性高分子基质与LIS的界面作用力较好,可以提高LIS负载量、在基质中分散均匀性和负载稳固性;适宜亲水性的高分子基质在复合成型过程形成好的孔结构、高的孔隙率和LIS暴漏率;适宜亲水性高分子基质利于锂液传质、Li+与LIS吸附位点的充分接触,从而明显提高锂吸附性能、吸附速率和吸附-解吸循环稳定性。研究确定了乙烯基含量为38%的EVOH是合适的LIS负载基质。(3)设计制备了中空纤维膜吸附-解吸动态提锂装置,系统研究了LIS-EVOH中空纤维膜膜组件结构(组件长度、膜丝填充量)、进料(解吸液)流量、进料液锂浓度(解吸液浓度)等因素对吸附解吸锂性能、膜吸附解吸穿透曲线、溶液用量,循环稳定性的影响,确定了膜吸附解吸工艺条件,并初步建立了简化毛细管传质模型。其中LIS复合吸附剂设计制备方法,膜吸附耦合技术为从复杂卤水体系高效、环保提锂的工业化应用提供了科学依据和理论支持。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Preparation and characterization of porous HMO/PAN composite adsorbent and its adsorption-desorption properties in brine
多孔HMO/PAN复合吸附剂的制备、表征及其在盐水中的吸附-解吸性能
- DOI:10.1007/s10934-018-0662-8
- 发表时间:2019
- 期刊:Journal of Porous Materials
- 影响因子:2.6
- 作者:Jia Qingyuan;Wang Jun;Guo Ruili
- 通讯作者:Guo Ruili
Mixed-matrix membranes based on Li1.6Mn1.6O4 (LMO) ultrathin nanosheet for high-performance CO2 separation
基于 Li1.6Mn1.6O4 (LMO) 超薄纳米片的混合基质膜,用于高性能 CO2 分离
- DOI:10.1002/jccs.202100499
- 发表时间:2022
- 期刊:JOURNAL OF THE CHINESE CHEMICAL SOCIETY
- 影响因子:1.8
- 作者:Liu Fu;Zhu Weifang;Gou Minmin;Cao Hengheng;Guo Ruili
- 通讯作者:Guo Ruili
Preparation and adsorption performance of multi-morphology H_(1.6)Mn_(1.6)O_4 for lithium extraction
提锂用多形貌H_(1.6)Mn_(1.6)O_4的制备及其吸附性能
- DOI:10.1016/j.cjche.2020.09.006
- 发表时间:2021
- 期刊:Chinese Journal of Chemical Engineering
- 影响因子:3.8
- 作者:Li Xiulei;Tao Baifu;Jia Qingyuan;Guo Ruili
- 通讯作者:Guo Ruili
基材亲疏水性能对EVOH/LIS复合吸附剂成型结构及提锂性能的影响
- DOI:10.11896/cldb.19110147
- 发表时间:2021
- 期刊:材料导报
- 影响因子:--
- 作者:陶百福;王志辉;郭瑞丽
- 通讯作者:郭瑞丽
Preparation of Sulfonated Polyarylene Ether Nitrile Hollow Fiber Membrane Adsorbent and Its Potential in Separation Lithium Ion from Brine
磺化聚芳醚腈中空纤维膜吸附剂的制备及其从盐水中分离锂离子的潜力
- DOI:10.1002/slct.202101516
- 发表时间:2021-07
- 期刊:CHEMISTRYSELECT
- 影响因子:2.1
- 作者:Wang Zhihui;Li Xiulei;Tao Baifu;Guo Ruili
- 通讯作者:Guo Ruili
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水闸调控对河流水质—水生态过程影响研究
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- 发表时间:2014
- 期刊:水电能源科学
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- 通讯作者:郭瑞丽
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- 发表时间:--
- 期刊:石河子大学学报(自然科学版)
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- 作者:张丹;余振鹏;郭瑞丽;张建树
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水利建设项目能值成本效益分析方法及其应用
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- 期刊:水利水电技术
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- DOI:10.13705/j.issn.1671-6833.2016.06.025
- 发表时间:2016
- 期刊:郑州大学学报(工学版)
- 影响因子:--
- 作者:王慧亮;吴泽宁;郭溪;郭瑞丽
- 通讯作者:郭瑞丽
其他文献
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