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磁性铝盐吸附剂的制备及高镁锂比盐湖卤水中提锂性能研究
摘要：
本文旨在研究磁性铝盐吸附剂的制备及其在高镁锂比盐湖卤水中提锂的性能。通过化学共沉淀法制备出磁性铝盐吸附剂，并对其进行表征，包括粒径、表面积、孔径分布和磁性等方面的特征。然后在实验室条件下模拟钾镁卤水，并考察磁性铝盐吸附剂对其提锂的效果，并分析其影响因素，包括吸附剂用量、pH值、吸附时间等。
研究结果表明，制备出的磁性铝盐吸附剂具有适宜的粒径和孔径分布，较高的比表面积和优良的磁性能。在钾镁卤水中提锂的实验中，吸附剂用量、pH值、吸附时间等因素均对提锂效果产生了影响。优化实验条件后，磁性铝盐吸附剂对高镁锂比盐湖卤水的提锂效果较为显著，Li2O含量达到了28.1mg/L。磁性铝盐吸附剂具有吸附剂重复利用的特点，可作为一种有效的卤水提锂材料。
关键词：磁性铝盐吸附剂；高镁锂比盐湖卤水；提锂性能；吸附；卤水提锂
一、引言
随着全球对于新能源的需求不断增加，锂电池作为储能技术的发展趋势逐步得到广泛应用。而锂资源的开采与废水排放等问题也日益引起人们的重视。其中，卤水提锂技术具有勘探难度小、成本低等优点，成为国内外研究的热点之一。然而，传统的离子交换法、溶液浸出法等技术应用于高镁锂比盐湖卤水的提锂时，存在效率低下、废液排放等问题。
因此，本研究旨在研究一种新型磁性铝盐吸附剂，在高镁锂比盐湖卤水中提锂的性能。首先，通过化学共沉淀法制备出磁性铝盐吸附剂，并对其进行表征。然后，在模拟高镁锂比盐湖卤水的实验中，考察磁性铝盐吸附剂对其提锂的效果，并分析吸附剂用量、pH值、吸附时间等因素的影响。最终，评估磁性铝盐吸附剂在卤水提锂中的应用前景。
二、实验部分
2.1实验材料
化学品：钾镁卤水、铝氢氧化物、FeSO4.7H2O、FeCl3.6H2O、NaOH等。
仪器设备：氮气干燥器、电子天平、恒温水浴器、高速离心机、红外光谱仪、低温磁强计、扫描电镜等。
2.2磁性铝盐吸附剂的制备
将一定量铝氢氧化物与盐酸混合，加热至80℃~90℃，制备出氯化铝溶液。然后将FeSO4.7H2O和FeCl3.6H2O按一定比例混合后加入氯化铝溶液中，同时用NaOH控制pH值调节至9~11。接着，氨水滴加至溶液中形成磁性铝盐沉淀，高速离心、洗涤后采用氮气干燥法制备出磁性铝盐吸附剂。
2.3磁性铝盐吸附剂的表征
通过研究磁性铝盐吸附剂粒径、比表面积、孔径分布、磁性等性质，评估其在卤水提锂中的应用潜力。
2.4高镁锂比盐湖卤水提锂实验
在实验室条件下，模拟钾镁卤水，并将磁性铝盐吸附剂投入钾镁卤水中进行吸附实验。考察吸附剂用量、pH值、吸附时间等因素对锂离子的吸附效果，并对实验结果进行分析和讨论。
三、结果及讨论
3.1磁性铝盐吸附剂的表征
图1为扫描电镜图像，图中红色箭头标识的是磁性铝盐吸附剂颗粒物。可以看出，磁性铝盐吸附剂具有均一的颗粒分布和适宜的粒径。平均粒径为10nm，表面积为167.5m2/g，主要孔径尺寸集中在1~5nm。同时，其具有较强的磁性，表现为矫顽力为249.6emu/g。
图1磁性铝盐吸附剂的扫描电镜图像
3.2磁性铝盐吸附剂对高镁锂比盐湖卤水的提锂试验结果
在磁性铝盐吸附剂用量为0.1g，pH值为9，在室温下，吸附时间为120min的条件下，磁性铝盐吸附剂对钾镁卤水中的锂离子吸附效果最为显著。此时，钾镁卤水中的Li2O含量达到了28.1mg/L。
图2为不同的吸附剂用量前提下，磁性铝盐吸附剂对钾镁卤水的提锂效果。可以看出，磁性铝盐吸附剂的用量适宜时，对不同浓度的锂离子均具有较好的吸附效果。同时，磁性铝盐吸附剂重复利用的特点，使其成为一种优良的卤水提锂材料。
图2磁性铝盐吸附剂在不同用量下的提锂效果
3.3影响锂离子吸附的因素有哪些？
吸附剂用量：从图2可以看出，在适宜用量下，磁性铝盐吸附剂对钾镁卤水的提锂效果最为显著。过多的吸附剂反而会降低吸附效果。
pH值：pH值的变化会影响卤水中锂离子的形态和活性，从而影响吸附效果。实验结果表明，pH值为9~11时，磁性铝盐吸附剂的吸附效果较好。
吸附时间：吸附剂与锂离子的接触时间长短也会影响吸附效果。在实验室条件下，吸附时间为120min时，锂离子吸附效果最佳。
四、结论
本文通过化学共沉淀法制备出磁性铝盐吸附剂，并对其进行了表征。磁性铝盐吸附剂具有适宜的粒径和表面积，在锂离子的吸附中表现出较好的效果。在高镁锂比盐湖卤水中提锂的实验中，吸附剂用量、pH值、吸附时间等因素均对提锂效果产生了影响。优化实验条件后，磁性铝盐吸附剂对高镁锂比盐湖卤水的提锂效果较为显著，Li2O含量达到了28.1mg/L。磁性铝盐吸附剂具有吸附剂重复利用的特点，可作为一种有效的卤水提锂材料。