【摘要】：隨著國家對新能源產(chǎn)業(yè)的大力推廣,電動汽車及電池行業(yè)迅速發(fā)展,使得鋰資源的需求也日益增長,世界上的鋰資源大部分存在于鹽湖鹵水和海水中,從液相中提鋰已然成為目前的研究熱點(diǎn)。采用傳統(tǒng)離子交換法分離鋰離子,會造成分離時(shí)間久、產(chǎn)生二次污染以及回收困難等問題。電控離子交換(ESIX)技術(shù)是一種將電化學(xué)和離子交換結(jié)合的新型離子分離技術(shù),避免了傳統(tǒng)離子交換法存在二次污染的問題,且以電位作為推動力,提高了離子分離效率。將ESIX技術(shù)應(yīng)用到鋰離子的分離中,可以提高分離效率,同時(shí)能夠處理較低濃度的鋰離子溶液,并解決了傳統(tǒng)離子交換存在二次污染的問題。在應(yīng)用過程中,該技術(shù)的關(guān)鍵問題在于針對不同的離子開發(fā)不同的電活性離子交換材料,本文針對鋰離子的分離,采用不同的制膜方法開發(fā)了H_(1.6)Mn_(1.6)O_4/還原氧化石墨烯(rGO)和λ-MnO_2/還原氧化石墨烯/海藻酸鈣(CA)兩種復(fù)合膜電極用于電控分離溶液中的鋰離子�；阡囯x子篩H_(1.6)Mn_(1.6)O_4對鋰離子良好的選擇性吸附能力和rGO良好的導(dǎo)電性,采用真空抽濾法制得H_(1.6)Mn_(1.6)O_4/rGO復(fù)合膜,結(jié)合ESIX技術(shù),將該復(fù)合膜用于水溶液中低濃度鋰離子的選擇性電化學(xué)提取。結(jié)果表明,在鋰離子初始濃度為200 mg·L~(-1)的溶液中,H_(1.6)Mn_(1.6)O_4/rGO復(fù)合膜的吸附量可以達(dá)到38.78 mg·g~(-1),且吸附平衡時(shí)間為5 h,即使在10 mg·L~(-1)的低濃度溶液中吸附,H_(1.6)Mn_(1.6)O_4/rGO復(fù)合膜的吸附量也可達(dá)到4.46 mg·g~(-1)。同時(shí),H_(1.6)Mn_(1.6)O_4/rGO復(fù)合膜對鋰離子展現(xiàn)出良好的選擇性,Li~+/Na~+和Li~+/Mg~(2+)的選擇性分離因子分別為10.39和10.23。電控分離鋰離子過程中,電推動力提高了離子傳輸效率和分離效率,與此同時(shí),簡單的制備方法更容易在鋰離子分離中得到廣泛的應(yīng)用。為解決抽濾膜致密以及基體不導(dǎo)電的問題,本研究采用真空冷凍干燥法制備了一種新型的λ-MnO_2/rGO/CA三維多孔復(fù)合膜。結(jié)合ESIX技術(shù),將λ-MnO_2/rGO/CA復(fù)合膜用于溶液中低濃度鋰離子的提取。研究結(jié)果表明,在初始濃度為20 mg·L~(-1)的溶液中吸附,溶液中鋰離子濃度在5 h內(nèi)可以降到10 mg·L~(-1),吸附效率與吸附量高于靜態(tài)吸附。同時(shí)考察了復(fù)合膜在-1.0 V的還原電位下對鋰離子濃度為20 mg·L~(-1)的Li_2SO_4溶液的循環(huán)吸附性能,經(jīng)過三次吸附后,溶液中的鋰離子濃度降到2.5 mg·L~(-1),鋰離子回收率可達(dá)到87.5%。該復(fù)合膜處理低濃度鋰離子的效果優(yōu)于H_(1.6)Mn_(1.6)O_4/rGO復(fù)合膜,且膜的尺寸不受限制,有利于規(guī)�；瘧�(yīng)用。
【圖文】：

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文iMn2O4立方體晶胞，屬于 Fd-3m 空間群，其晶格參數(shù) a 為 8.24°A[87, 88]。代表 Li，藍(lán)色和黃色球分別代表 Mn3+和 Mn4+，紅色球代表 O，其中，8四面體 8a 位點(diǎn)，占據(jù)了 1/8 的四面體間隙，16 個(gè)錳原子位于八面體 16d 1/2 的八面體間隙，32 個(gè)氧原子位于面心立方體 32e 位點(diǎn)，而空出的 16位）、8d 以及 48f（四面體間隙位）位點(diǎn)可供鋰離子的遷移，鋰離子可沿 8進(jìn)行遷移，實(shí)現(xiàn)鋰離子的置入與置出[89, 90]。

太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文濃度，單位為 mg·L-1，Qe為H1.6Mn1.6O4/rGO 復(fù)合膜的平衡吸附量，單位為 m倫德里希等溫模型認(rèn)為吸附為非均勻吸附，[112]其方程表示為：中 k 為弗倫德里希常數(shù)，，代表 H1.6Mn1.6O4/rGO 復(fù)合膜的相對吸附量1.6O4/rGO 復(fù)合膜的平衡吸附量，單位為 mg·g-1，Ce為吸附達(dá)到平衡后溶液，單位為 mg·L-1，1/n 為吸附強(qiáng)度。果與討論1.6Mn1.6O4/rGO 復(fù)合膜的組建及其分離機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TF826.3

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