利用混晶TiO2为钛源合成高耐酸性钛系锂离子筛的研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0349

摘要/Abstract

摘要：

为提高钛系锂离子筛β-H₂TiO₃在工程应用过程中的耐酸性，以不同比例的金红石型和锐钛矿型TiO₂为混晶钛源合成高耐酸性β-H₂TiO₃，研究了混晶钛源比例对锂离子筛吸附容量、离子选择性及耐酸性的影响，优化出混晶钛源的最佳比例，并对其进行了循环稳定性测试。结果表明，当钛源中锐钛矿型TiO₂的质量分数为0、20%、40%、60%、80%和100%时，提高钛源中锐钛矿型TiO₂含量，β-H₂TiO₃的吸附容量增加，且对离子选择性无明显负面影响。耐酸性结果表明，当钛源中锐钛矿型TiO₂质量分数为40%时，能显著提高酸浸后的β-H₂TiO₃的质量剩余率，此时质量剩余率为65%，且剩余物的吸附性能衰减程度最小。对酸浸后的剩余物进行XRD和SEM表征，结果表明，采用1 mol/L盐酸浸泡β-H₂TiO₃，可使以单一晶型TiO₂为钛源合成的β-H₂TiO₃生成锐钛矿型TiO₂新物相；当钛源中锐钛矿型TiO₂质量分数为40%时，合成的β-H₂TiO₃浸酸后无新物相生成。将其循环测试30次，吸附容量稳定在17 mg/g左右，基本无衰减，优于单一晶型TiO₂为钛源合成的β-H₂TiO₃。综上所述，采用混晶TiO₂为钛源制备锂离子筛，可提高锂离子筛的耐酸性及循环使用寿命，为工程上制备高稳定性钛系锂离子筛提供了方向及指导。

关键词: 盐湖提锂, 钛系锂离子筛, 混晶TiO₂, 耐酸性, 吸附性

Abstract:

To improve acid resistance of Ti-based lithium ionic sieve β-H₂TiO₃ in the process of engineering application，the high acid-resistant β-H₂TiO₃ was synthesized in this study using different proportions of rutile and anatase TiO₂ as mixed Ti sources.And the effect of the ratio of mixed crystal TiO₂ on the adsorption capacity，ion selectivity and acid resistance of lithium ion sieve was studied.The optimal ratio of mixed crystal titanium source was also optimized and cyclic stability of the lithium ion sieve was tested.The resuils showed that when the mass content of anatase TiO₂ in titanium source for synthesis of β-H₂TiO₃ were 0，20%，40%，60%，80% and 100%，increasing the anatase TiO₂ content in the titanium source led to an increase in the adsorption capacity of β-H₂TiO₃，and there was no significant negative effect on ion selectivity.The acid resistance test results showed that when the content of anatase TiO₂ in the titanium source was 40%，the mass residual rate of β-H₂TiO₃ after acid soaking could be significantly increased，which was 65%，and the attenuation degree of adsorption properties of the remaining was minimal.XRD and SEM characterization results of the residue after acid soaking showed the β-H₂TiO₃ synthesized from single crystal TiO₂ as titanium source could form anatase type TiO₂ new phase after soaking in 1 mol/L hydrochloric acid.When the anatase TiO₂ content in the titanium source was 40%，no new phase formed after the β-H₂TiO₃ soaked with acid.The adsorption capacity of the β-H₂TiO₃ remained stable at about 17 mg/g after 30 cycles of testing，which was better than that of β-H₂TiO₃ synthesized by single crystal TiO₂ as titanium source.In summary，using mixed crystal TiO₂ as titanium source to synthesize lithium ion sieve could improve the acid resistance and cycle life.It provided direction and guidance for preparation of high stability Ti-based lithium ion sieve in engineering.

Key words: lithium extraction from salt lake, Ti-based lithium ion sieve, mixed crystal TiO₂, acid resistance, adsorption capacity

中图分类号:

TQ134.11

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图/表 9

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参考文献 18

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ρ（Li⁺）	ρ（Na⁺）	ρ（K⁺）	ρ（Ca²⁺）	ρ（Mg²⁺）	ρ（B）
0.24	15.3	2.23	0.023	0.76	0.71
ρ（SiO₃^2-）	ρ（Cl^-）	ρ（SO₄^2-）	ρ（CO₃^2-）	ρ（HCO₃^-）
0.008	11.59	19.14	1.78	1.37

样品	吸附容量/ （mg·g^-1）	离子选择性
样品	吸附容量/ （mg·g^-1）	Li/Na	Li/K	Li/Mg	Li/Ca
HTO-0	9.6	13.5	13.0	1.5	1.9
HTO-40%	17.2	15.3	42.4	30.6	23.8
HTO-100%	13.9	15.2	28.6	3.6	5.5

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Study on synthesis of high acid resistant Ti-based lithium ion sieve using mixed crystal TiO₂ as titanium source

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