1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

金属锂及其化合物广泛应用于各个领域，其需求与日俱增，是一种重要的战略资源。传统的矿石提锂方法能耗大、成本高，正在被目前新兴方法#8212;#8212;盐湖卤水或海水中提锂所取代。我国锂资源比较丰富,主要分布于青藏高原的盐湖中。盐湖中Li 常以微量形式与大量的碱金属、碱土金属离子共存, 给提锂带来极大的困难；。由于他们的化学性质非常相近,使得从中分离提取锂十分困难。[1]目前世界上多以碳酸锂、氯化锂是形式从盐湖中将锂提取出来
盐湖卤水中主要的提锂方法是蒸发法、溶剂萃取法、沉淀法和吸附法。[2-3]
蒸发法即将盐湖卤水通入太阳池中，利用太阳能使盐湖卤水温度升高，从而使碳酸锂结晶出来，再经进一步洗涤，提纯和干燥得到碳酸锂产品。无需使用化学试剂，即可提出50%-80%的锂产品。适用于低镁锂比的盐湖提锂，而且其操作受温度、pH及铝锂比的限制，耗时较长。
沉淀法是最早在工业上应用的方法,原理是将卤水蒸发制盐后,通过脱硼、除钙、镁等分离工序, 使Li 存在于卤水母液中, 然后加入碳酸钠使锂以碳酸锂形式析出。但此法离子选择性不佳，不适于提取其它碱土金属离子浓度较高并且锂离子浓度相对低的低品位卤水。溶剂萃取法适合从低品位卤水中提取锂，但目前缺乏适合商业应用的特效锂萃取剂，研究较多采用的萃取剂磷酸三丁酯(TBP)，对锂镁的分离效率低于吸附法，且需添加大量的AlCl3、FeCI3等作为共萃剂，不利于商业应用。
吸附法是利用有选择性的吸附剂选择性吸附盐湖中锂离子，然后再经酸洗将锂回收利用。吸附剂按性质可分为有机和无机两类，有机吸附剂有机离子交换树
根据组成金属元素的不同，离子筛可分为锰系离子筛、钛系离子筛、复合型离子筛、锑酸盐化合物、铌酸盐化合物。其中尖晶石结构的锂锰氧化物离子筛具有成本低廉、吸附容量高、对锂选择型好、吸附选择性高，绿色无毒等优点，是目前研究最多的一种绿色高效的锂离子筛吸附剂。[4]
锂离子筛是一种具有特殊结构的吸附剂，利用锂离子与其他化合物的反应，合成了前驱体，接着通过酸溶液酸洗前驱体将部分锂离子洗脱，形成带有空穴结构的锂离子筛，受空间位阻的影响，空穴仅允许离子半径小于等于锂的离子进入，而锂是离子半径最小的金属。当多种金属离子共存的时候，只有锂离子可能进入离子筛空穴，从而实现对锂离子的选择性吸附，即离子筛对原导入的目标离子（Li ）具有”记忆”和”筛选”的能力，称为”离子筛效应”[5] 尖晶石型锂锰氧化物脱锂后仍能保持其原有的对Li 有迁入而形成最适宜结晶构型趋势的尖晶石结构, 这就决定了其对Li 的选择记忆性, 因此被称为尖晶石型锂离子筛或锂吸附剂[6] 而原尖晶石型锂锰氧化物则可被称为锂离子筛前驱体。
离子筛是纳米级粉末状吸附剂，流动性差，所以难以进行连续性、大规模的柱式操作，且粉末状的形态使得它后期回收困难，使用过程中易造成浪费，限制了它的工业化应用，因此粉体回收是锂离子筛工艺面临的主要问题。当前，研究者们主要通过造粒、泡沫化、成膜、负载、纤维状、离子筛与膜耦合、磁化七个方面进行改性。
磁化是一种新型的离子筛改性方法，通过一定的方法使离子筛带有磁性，从而在外加磁场的帮助下，粉末状离子筛可以很容易地与溶液分离。竺柏康[66]等采用狭道式撞击流反应器，将Fe3O4包覆在MnCO3 LiCO3表面，形成了具有核壳结构的纳米Fe3O4/MnCO3 LiCO3前驱体，进一步煅烧酸洗得到磁性纳米离子筛，饱和磁化强度为27.581emu/g，分离方便。Kim[7]等通过在前驱体LMO上生成磁性Fe3O4，合成了磁性可分离复合吸附剂M-LMO，TEM图显示晶体存在两相，表明Fe3O4成功生长在LMO上，酸处理得到离子筛，在LiCl溶液中吸附容量为6.84mg/g，浓缩海水中吸附容量为1.2mg/g，饱和磁化强度为30.5emu/g，可通过磁铁快速分离出来。Wang[8]等使用高温固相法以Fe2O3为掺杂原料，向Li2TiO3前驱体中掺杂Fe，BET显示掺铁后导致晶粒收缩，比表面积增大，从而提高了饱和吸附容量，Fe/Ti-0.15（H）在pH=12的LiOH溶液中吸附容量达到53.3mg/g，高于原始未掺杂的Fe/Ti-0（H）（50.5mg/g），饱和磁化强度为13.76emu/g，粉末可以有效地与悬浮液分离，对大规模提锂和回收具有实际应用前景。
根据现有研究背景，本题目将针对锂离子筛粉体回收的问题展开研究，通过在离子筛制备过程中直接参杂Fe3O4的方法，水热制备磁性锂离子筛，并以蠕动泵将卤水泵过床层进行动态吸附测试，得到动态吸附的最佳实验条件并获得该条件下的吸附性能。

[1]王宝才我国卤水锂资源及开发技术进展[J]. 化工矿物与加工2000(10)
[2]史丹丹, 许乃才. 锰氧化物锂离子筛盐湖卤水提锂研究进展[J]. 无机盐工业, 2015(11):11-14.
[3]余疆江, 郑绵平, 伍倩. 富锂盐湖提锂工艺研究进展 [J]. 化工进展. 2013（32）.第1期
吸附法具有回收率高、可循环利用、稳定性好的特点，适用于高镁锂比的盐湖卤水提锂。常用吸附剂有氢氧化物、金属盐、离子筛（三元金属氧化物）
[4] 范会生, 张海春, 陆阿定,等. 海水提锂技术的研究进展[J]. 无机盐工业, 2012, （05）: 4-6.
[5] 徐占武, 岳德宇, 张蕾, 等. 锂离子筛吸附剂及成型的研究进展[J]. 无机盐工业, 2014(06):12-16.
[6]杨帆. 纳米锂锰离子筛的成型及吸附性能. 南京工业大学硕士学位论文. 2018
[7] Kim J, Oh S, Kwak S Y. Magnetically separable magnetite-lithium manganese oxide nanocomposites as reusable lithium adsorbents in aqueous lithium resources[J]. Chemical Engineering Journal, 2015(281):541-548.
[8] Wang S, Zheng S, Wang Z, et al. Superior lithium adsorption and required magnetic separation behavior of iron-doped lithium ion-sieves[J]. Chemical Engineering Journal, 2018, 332:160-168

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

通过磁化离子筛的方法给离子筛外加磁场，解决粉体回收工艺的问题。

研究手段为水热法制备磁性锂离子筛以蠕动泵泵送至粉体床层进行动态吸附，考察分析各变量条件对于动态吸附性能的影响，得到最佳实验条件下锂离子筛的脱吸附性能。