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文 献 综 述采用离子筛吸附法从高Mg/Li比卤水中提锂是目前研究的热点之一, 而锰系锂离子筛由于具有成本低廉、分离系数高、吸附量大和环保绿色等优势,并且具有立方尖晶石型的晶体结构,三维网络通道贯穿其中,通道孔径的尺寸与锂离子大小相符,锂离子可以嵌入和脱出,从而成为综合性能最好的无机锂离子筛吸附剂[1-2],但其在洗脱锂过程中存在锰的溶损问题,进而限制了其工业化应用。
锰的溶损及造粒工艺是锰系锂离子筛实现工业化亟待解决的关键技术[3]。
下面针对国内外锰系锂离子筛的制备方法及溶损的研究现状,展开梳理和综述。
(1)前驱体合成方法锰系离子筛是由前驱体酸洗制备,根据锂锰比的不同,锰系离子筛前驱体主要有:LiMn2O4、Li1.6Mn1.6O4 及 Li4Mn5O12三种,对应离子筛分别为:λ-MnO2、MnO20.31H2O 及MnO20.5H2O,其中LiMn2O4具有最稳定的尖晶石结构[4-5],具有价格低、无毒、制备简单等特点,因此有着很好的应用前景。
锂离子筛对锂的吸附性能在很大程度上取决于晶体和微孔的结构,尖晶石结构是氧化锰离子筛对锂具有选择吸附性的重要条件。
所以,LiMn2O4的离子筛效应与其合成方法和制备条件密切相关。
合成LiMn2O4的传统方法主要是高温固相法,即以锂盐(或氢氧化锂)和锰盐作为原料,在一定的高温条件下焙烧而得。
该方法原料易得、操作简单,但能耗高、时间长[6],反应物接触不均匀,使反应不充分,所得的锂离子筛前体颗粒较大且粒径不均匀,酸洗后所得离子筛对Li 的吸附量可达30.3mg/g[7],是理论吸附量的76%。
此外,固相法合成的锂离子筛前体的晶型与原料中锰的价态有关,由前人的研究[8]可知,原料中锂源与三价的锰氧化物反应得到的是正交相的LiMn2O4,而与二价的锰氧化物发生反应制得的是立方相的LiMn2O4,但二者经酸洗抽锂后得到的均为λ-MnO2。
相对于固相法而言,利用软化学法合成锂离子筛不仅条件温和、能耗低、无污染,而且所得锂离子筛前体的晶粒均匀,离子筛吸附性能也有一定提高。
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