鐘靜，陸旗瑋，林森，于建國

（1華東理工大學(xué)國家鹽湖資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，上海 200237；2華東理工大學(xué)資源（鹽湖）過程工程教育部工程研究中心，上海 200237；3上海國玻汽車科技有限公司，上海 200131）

隨著鋰電池、電動(dòng)汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，鋰的需求日益增長[1-3]。根據(jù)2020年美國地質(zhì)勘探局的報(bào)告，世界鋰儲(chǔ)量可接近8000萬噸，其中鹵水中鋰資源占65%[4]。而我國鹵水中鋰資源占據(jù)已探明儲(chǔ)量的80%以上[5]。盡管我國鹵水中鋰儲(chǔ)量豐富，但品位普遍較低、鎂鋰比高、組成復(fù)雜，例如我國青海省察爾汗鹽湖老鹵中鋰濃度僅為399mg/L，而鎂鋰比則高達(dá)300左右[6-8]，因此開發(fā)低品位鹵水鋰資源的高效提取技術(shù)對(duì)我國能源安全具有重要意義。

現(xiàn)有研究表明鋰鋁層狀吸附劑能夠從低品位、高鎂鋰比鹵水中有效吸附提取Li+[9-17]。鋰鋁層狀吸附劑的結(jié)構(gòu)可視為Gibbsite的衍生結(jié)構(gòu)，即由Al-O八面體共邊形成主體板層[9,18-20]。其中Al3+占據(jù)其中三分之二的Al-O八面體空穴，剩余三分之一的Al-O八面體空穴由Li+占據(jù)。由于Li+的插入致使主體板層帶正電，為平衡電荷，陰離子插入到層間，而主客體間靠氫鍵、靜電力以及范德華力結(jié)合[21-23]。前期試驗(yàn)表明，Li/Al-LDHs吸附劑可在中性條件下通過去離子水解吸。當(dāng)Li/Al-LDHs吸附劑脫出部分Li+后將在吸附劑中形成Li+吸附活性位，但是當(dāng)Li+過度脫出時(shí)，吸附劑將直接轉(zhuǎn)化為Gibbsite的晶型從而導(dǎo)致吸附劑的Li+吸附性能下降[24]。因此使用Li/Al-LDHs作為吸附劑提鋰時(shí)，需要對(duì)吸附劑的解吸極限條件進(jìn)行控制。

國內(nèi)外針對(duì)鋁鹽鋰吸附劑鹽湖提鋰的工藝已有一定研究。Ryabtsev等[25-26]利用AlCl3和LiOH共沉淀制備了Li/Al-LDHs粉末并制成了吸附劑顆粒，并研究了吸附劑顆粒填充的固定床中的吸附-沖洗-解吸情況，但文獻(xiàn)中報(bào)道的吸附劑顆粒工作容量僅為2.3mg/g。Dow公司的Burba等[27]使用樹脂作為載體，將Li/Al-LDHs微晶分散在樹脂孔道中。Jiang等[28-29]在模擬鹵水體系下系統(tǒng)考察了Dow公司生產(chǎn)的鋁鹽鋰吸附劑樹脂的吸附性能，確定其對(duì)Li+具有較高的吸附容量和高選擇性。陳程等[30]和Chen等[31]制備了磁性鋰鋁層狀吸附劑，但僅采用察爾汗鹵水作為原料進(jìn)行了靜態(tài)評(píng)價(jià)，解吸后解吸液中鎂鋰比可從原來的300左右下降到2～7。張黎輝等[32]采用AI-9型提鋰吸附劑研究了吸附柱吸附飽和后快洗除鎂的工藝，提出的快洗方法雖然可以除掉吸附柱間殘留的大量Mg2+且Li+的損失量僅在15%左右，但該方法使用高濃NaCl溶液作為沖洗液，將在體系中引入大量Na+，使得后續(xù)工藝需增加解吸液除Na+的步驟。另外，李良彬等[33]研究了鋁鹽鋰吸附劑鋰吸附性能下降后的再生方法并取得良好效果。然而，目前沒有文獻(xiàn)詳細(xì)報(bào)道鋁鹽鋰吸附劑在鹽湖鹵水提鋰工藝中的解吸情況。而由于鋁鹽吸附劑結(jié)構(gòu)的特殊性，解吸時(shí)需要保持吸附劑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免因過度洗脫而造成Li+吸附性能下降。并且根據(jù)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)工藝要求，解吸合格液的Li+濃度需達(dá)到550mg/L以上，Mg2+濃度需在2g/L以下，這就需要將吸附柱的沖洗和解吸過程的研究相結(jié)合，在沖洗時(shí)洗除大量Mg2+但需減少Li+的損失，而在解吸時(shí)需將吸附Li+盡可能多地脫出而不破壞吸附劑的結(jié)構(gòu)。

本文將在不引入其他共存離子的前提下，使用去離子水或含Li+的稀溶液作為沖洗液和解吸液，重點(diǎn)研究鋁鋰層狀吸附劑在鹽湖鹵水提鋰工藝中沖洗、解吸的主要影響因素，以期通過優(yōu)化溫度、流速和初始Li+濃度3個(gè)因素來降低沖洗過程中的Li+損失率并提高解吸量，確定合適的沖洗解吸條件對(duì)吸附柱進(jìn)行循環(huán)吸附/解吸試驗(yàn)，以評(píng)價(jià)吸附劑的循環(huán)穩(wěn)定性。

1 材料和方法

1.1 材料、藥品和設(shè)備

材料與藥品：球形鋰鋁層狀吸附劑顆粒GLDH，實(shí)驗(yàn)室合成；LiCl·H2O，分析純；鹵水，青海省察爾汗鹽湖提鉀老鹵。

設(shè)備：低溫恒溫槽DC-0506，上海衡平儀器儀表廠；低溫恒溫水槽DH00-20-4，上海丙林電子科技有限公司；BT-100L智能蠕動(dòng)泵，常州市科健蠕動(dòng)泵廠；電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，ICPOES，德國斯派克分析儀器公司。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)裝置如圖1所示，吸附柱由有機(jī)玻璃制成，內(nèi)徑為2.1cm，高60cm，吸附柱外帶有夾套并連接低溫恒溫槽，通過水浴實(shí)現(xiàn)吸附柱的溫度變化。進(jìn)料液浸浴在低溫恒溫水槽中以控制進(jìn)料液溫度，收集吸附柱的出液。吸附柱中填充的球形吸附劑GLDH由實(shí)驗(yàn)室制備得到[34]，其性質(zhì)見表1。吸附過程中所需鹵水為察爾汗脫鉀老鹵，其陽離子組成見表2。沖洗時(shí)沖洗液經(jīng)由蠕動(dòng)泵從吸附柱上端通入，而解吸時(shí)解吸液經(jīng)由蠕動(dòng)泵從吸附柱下端通入。解吸液和沖洗液可由LiCl·H2O和去離子水配置成不同Li+濃度溶液。

圖1 吸附柱吸附提鋰試驗(yàn)裝置

表1 吸附劑GLDH的物理性質(zhì)

表2 察爾汗鹽湖老鹵陽離子組成

在吸附柱的吸附-沖洗-解吸循環(huán)中，老鹵從吸附柱的底部通入由吸附劑GLDH吸附老鹵中的Li+直到吸附飽和后結(jié)束。試驗(yàn)中GLDH對(duì)Li+的理論飽和吸附容量約為4.92mg/g。由于鹵水中存在大量鎂離子，吸附飽和并排空吸附柱中殘留的鹵水后，吸附劑之間、吸附劑表面仍存有大量鎂離子，因此需引入沖洗步驟。而前期試驗(yàn)證明吸附飽和的GLDH可由中性的去離子水解吸部分Li+，因此在沖洗過程中，沖洗液在洗除大部分Mg2+后無可避免地將帶出部分吸附Li+。為了降低沖洗過程中Li+損失率，針對(duì)沖洗過程中的溫度、流速和初始Li+濃度3個(gè)影響因素做了單因素試驗(yàn)，重點(diǎn)研究這3個(gè)因素對(duì)沖洗過程中Li+損失率的影響。

（1）溫度影響 使用去離子水，以8.0BV/h的速度在0℃、25℃、60℃下沖洗吸附柱，沖洗液體積為2.0個(gè)床層體積（BV）。沖洗過程中收集不同時(shí)間下Li+、Mg2+濃度以及沖洗結(jié)束后收集液的Li+、Mg2+濃度。

（2）流速影響 使用去離子水，在0℃下分別以3.7BV/h、6.0BV/h、8.0BV/h、12.0BV/h的速度沖洗吸附柱，沖洗液體積為2.0BV。沖洗過程中收集不同時(shí)間下Li+、Mg2+濃度以及沖洗結(jié)束后收集液的Li+、Mg2+濃度。

（3）初始Li+濃度影響 使用含Li+濃度分別為0、50mg/L、100mg/L、200mg/L的沖洗液，在0℃下以12.0BV/h的速度沖洗吸附柱，沖洗液體積為2.0BV。沖洗過程中收集不同時(shí)間下Li+、Mg2+濃度以及沖洗結(jié)束后收集液的Li+、Mg2+濃度。

通過上述沖洗過程溫度、流速和初始Li+濃度影響的研究后，確定吸附柱的沖洗條件。另外，針對(duì)解吸過程考察了不同解吸流速、解吸溫度以及解吸液Li+濃度對(duì)解吸效果的影響。

（1）流速影響 解吸液Li+濃度為300mg/L，分別以1BV/h、2BV/h、4BV/h、8BV/h、16BV/h的流速通入吸附柱，保持吸附柱溫度為40℃，通入解吸液體積為5BV。

（2）溫度影響 通過流速影響試驗(yàn)確定解吸流速為2BV/h，解吸液Li+濃度為300mg/L，改變吸附柱的溫度為15℃、25℃、40℃、60℃，通入解吸液體積為5BV。

（3）Li+濃度影響 根據(jù)流速和溫度影響，確定了解吸液流速為2BV/h，解吸溫度為40℃，改變解吸液中Li+濃度為150mg/L、300mg/L、450mg/L，通入解吸液體積為5BV。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)中通過ICP-OES分析得到?jīng)_洗和解吸出液中Li+以及Mg2+的濃度變化，繪制Li+和Mg2+的沖洗、解吸曲線。

沖洗過程的效率由Li+損失率表示，沖洗過程損失量由該循環(huán)中解吸量和下一個(gè)循環(huán)的吸附量決定，具體如式(1)所示。

式中，qa(n+1)為第n+1個(gè)循環(huán)時(shí)的吸附總量，mg/g；qd(n)為第n個(gè)循環(huán)時(shí)的解吸量，mg/g；qa(n)為第n個(gè)循環(huán)時(shí)的吸附總量，mg/g。

式(1)中的吸附總量qa通過收集吸附出液并由式(2)計(jì)算得到。

式中，ca0為進(jìn)料鹵水中Li+的濃度，mg/L；ca為收集的吸附出液中Li+濃度，mg/L；V為收集的吸附出液體積，L；m為吸附柱中裝填的吸附劑質(zhì)量，g。

而Li+解吸量qd由對(duì)Li+濃度解吸曲線進(jìn)行積分得到，如式(3)所示。

式中，qd為t時(shí)刻時(shí)吸附劑的單位解吸量，mg/g；Qd為解吸液進(jìn)料流速，mL/min；cdt、cd0分別為解吸液t時(shí)刻和初始的Li+濃度，mg/L；m為吸附柱中吸附劑GLDH的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 沖洗條件

2.1.1 溫度

圖2為不同沖洗溫度下沖洗出液的Li+和Mg2+濃度隨床層體積的變化曲線。從圖可知，不同溫度下的Mg2+變化曲線極其接近，說明Mg2+的沖洗不受沖洗液溫度影響。當(dāng)沖洗到2BV時(shí)Mg2+濃度從超高濃度迅速降低到1.6～2.1g/L，證明沖洗可以除去固定床中大部分Mg2+。另外，相同床層體積下Li+濃度隨沖洗溫度的降低而下降，說明降低溫度可以抑制Li+從吸附劑中脫出，從而大幅降低沖洗步驟的Li+損失。

圖2 不同溫度下鋰離子、鎂離子濃度隨沖洗體積的變化曲線

一般來說，如果沖洗過程中沒有吸附Li+脫出，沖洗液僅洗去床層間殘存老鹵，那么沖洗出液的Mg/Li比不會(huì)隨溫度的變化而變化。而由于前期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，吸附在GLDH上的Li+可被去離子水輕松洗去，也就是說當(dāng)沖洗液流經(jīng)固定床時(shí)，吸附Li+的損失無可避免。當(dāng)Li+脫出進(jìn)入沖洗液中時(shí)將導(dǎo)致沖洗液Mg/Li比降低，且脫出的Li+量越多，Mg/Li比越低。表3中給出了不同沖洗條件下收集的沖洗出液中Mg/Li比和Li+損失率結(jié)果。比較發(fā)現(xiàn)，收集液的Mg/Li比隨沖洗溫度的升高而降低，說明溫度上升導(dǎo)致更多的Li+脫出。Li+損失率則隨溫度的升高而升高，直觀反映降低沖洗溫度可以大幅降低Li+在沖洗過程中的脫出量，同時(shí)去除大部分Mg2+。

表3 不同溫度下沖洗收集液中的鎂鋰比和鋰損失率

2.1.2 初始Li+濃度

改變沖洗液Li+初始濃度后，沖洗出液中Mg2+和Li+濃度隨沖洗液用量的變化如圖3所示，圖3中所示Li+為減去初始濃度的值。理論上，增加初始Li+濃度可以減小吸附劑GLDH和沖洗液中的Li+濃度梯度從而減少Li+的脫出量。而從圖3中Li+濃度變化曲線來看，隨著初始Li+濃度升高，相同BV下升高的Li+濃度說明Li+脫出量隨初始Li+濃度的增加而增加。結(jié)合圖3中Mg2+濃度變化曲線可以發(fā)現(xiàn)，相同BV下Mg2+濃度隨著初始Li+濃度升高而升高，而GLDH對(duì)Mg2+具有很高的選擇性，不存在從GLDH中脫出大量Mg2+的情況，因此這些Mg2+只能是殘留在床層中的老鹵所帶來的。而殘留的老鹵越多，Li+和Mg2+就越多。因此需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Mg/Li比，如圖4所示。從圖4可以發(fā)現(xiàn)，增加沖洗液初始Li+濃度后沖洗液Mg/Li比也同樣升高。這說明由于沖洗液中Li+的存在確實(shí)降低了沖洗液與吸附劑顆粒之間的濃度梯度，從而減緩了Li+從吸附劑中脫出的速率，提高初始Li+濃度并降低鋰損失率。

圖4 不同鋰初始濃度下鎂鋰比隨沖洗體積的變化曲線

另外從表4分析，沖洗液初始Li+濃度從0增加到200mg/L后，沖洗收集液中的Mg/Li比也在增加，Li+損失率僅從21.0%下降到17.8%，說明增加沖洗液初始Li+濃度來減少Li+在沖洗過程中的損失是行之有效的方法。但是由于純的Li+溶液仍需耗費(fèi)藥品配制，從經(jīng)濟(jì)的角度上來說是沒有必要的，因此沖洗過程仍可以采用去離子水沖洗。

表4 不同初始濃度下沖洗收集液中的鎂鋰比和鋰損失率

2.1.3 流速

圖5為不同沖洗流速下沖洗出液的Li+和Mg2+濃度變化。從圖中可以看出，沖洗流速改變后，Li+、Mg2+濃度沒有呈現(xiàn)明顯規(guī)律性變化。這是因?yàn)辂u水黏度高達(dá)14.01mPa·s，殘留在排空床層中的鹵水量波動(dòng)較大，鹵水中Mg2+濃度高達(dá)120g/L，這樣微小的鹵水殘留量都將影響沖洗出液中的Mg2+濃度。但是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為沖洗出液的Mg/Li比隨沖洗體積的變化后可以發(fā)現(xiàn)（如圖6），升高沖洗流速后Mg/Li比隨之升高，可見增加流速后能減少Li+損失，因?yàn)樵黾記_洗流速直接降低水洗液與吸附劑的接觸時(shí)間，減少了Li+在沖洗過程中的擴(kuò)散量。

圖5 不同流速下鋰離子、鎂離子濃度隨沖洗體積的變化曲線

圖6 不同流速下鎂鋰比隨沖洗體積的變化曲線

通過表5發(fā)現(xiàn)，沖洗收集液中Mg/Li比隨沖洗流速的升高而升高，而沖洗過程中的Li+損失率隨之下降。當(dāng)流速超過8.0BV/h時(shí)，收集液平均Mg/Li比增加幅度極?。▋H0.3%），且Li+損失率也沒有顯著降低，說明繼續(xù)提高沖洗速度也無法再提高水洗性能，所以8.0BV/h是一個(gè)相對(duì)合適的沖洗流速。但是考慮到?jīng)_洗時(shí)間，可以選擇12.0BV/h的流速，這樣可以把沖洗時(shí)間從原來的15min縮短到10min。

表5 不同流速下沖洗收集液中的鎂鋰比和鋰損失率

根據(jù)上述沖洗過程的條件研究，最終確定使用去離子水以12.0BV/h的流速在0℃下流經(jīng)吸附柱以洗去殘留的老鹵，此時(shí)吸附柱的Li+損失率在20.3%左右，隨后進(jìn)行解吸過程的研究。

2.2 解吸條件

2.2.1 流速

改變解吸流速后，解吸液中Li+和Mg2+的濃度隨床層體積的變化曲線如圖7(a)、(b)所示。從圖7(a)可以看出，隨著解吸液的通入，Li+濃度在解吸初始急劇下降，隨后Li+濃度減小的趨勢減緩且逐漸趨于平緩，此時(shí)解吸已接近平衡。同時(shí)，解吸流速加快后，解吸前期Li+濃度明顯下降，說明增加流速不會(huì)加速Li+從吸附劑中逸出，吸附劑解吸受內(nèi)擴(kuò)散控制。從圖7(b)可以看出，Mg2+濃度隨著解吸液的通入迅速下降，且不同解吸流速下的Mg2+濃度變化曲線基本重合，說明增加解吸流速可以縮短Mg2+的解吸時(shí)間。對(duì)圖7(a)中曲線進(jìn)行積分，結(jié)果如圖8所示。從圖8可知，當(dāng)解吸流速為1BV/h、2BV/h時(shí)，解吸曲線在3BV時(shí)即趨于平衡，但增加流速后解吸曲線在5BV時(shí)仍未達(dá)到平衡，說明增加解吸流速使解吸平衡所需的床層體積數(shù)增加。隨著解吸流速的增加，相同解吸床層體積數(shù)下，鋰離子解吸量隨解吸流量的增加而逐漸下降，證明增加解吸液流速并不利于吸附柱中吸附劑的解吸。當(dāng)解吸流速從1BV/h下降到2BV/h時(shí)，吸附劑解吸量從4.00mg/g僅下降到3.91mg/g，考慮到解吸時(shí)間的因素，選擇流速為2BV/h為最佳解吸條件。

圖7 流速對(duì)脫附曲線的影響

圖8 流速對(duì)鋰離子解吸量的影響

2.2.2 溫度

研究了溫度對(duì)解吸液中Li+和Mg2+解吸的影響，結(jié)果見圖9和圖10。從圖9(a)可知，隨著解吸溫度的升高，脫出的Li+濃度明顯增加，說明升高溫度有利于Li+的脫出。而且圖中40℃和60℃的曲線幾乎重合，說明當(dāng)解吸溫度高于40℃時(shí)，溫度因素對(duì)Li+的脫出速率的影響程度減弱。同時(shí)，如圖9(b)所示，隨著解吸溫度的改變，Mg2+濃度變化曲線幾乎重合，說明溫度變化對(duì)Mg2+的解吸速率沒有顯著影響。

對(duì)圖9(a)曲線進(jìn)行積分，結(jié)果如圖10所示。從圖10可知，當(dāng)解吸溫度高于10℃時(shí)，吸附柱在解吸液為5BV時(shí)都能達(dá)到解吸平衡，10℃時(shí)鋰離子的解吸量曲線仍在緩慢增加，說明在低溫情況下需要更多的解吸液以達(dá)到解吸平衡。顯然，解吸溫度升高后，鋰離子的解吸量大幅增加。當(dāng)解吸溫度為40℃和60℃時(shí)，鋰離子的解吸量分別達(dá)到了3.91mg/g和3.90mg/g，兩種條件下的鋰離子解吸量差別可以忽略不計(jì)?？紤]到工業(yè)化能耗情況，可以選擇40℃為最佳解吸條件。

圖9 溫度對(duì)脫附曲線的影響

圖10 溫度對(duì)鋰離子解吸量的影響

2.2.3 解吸液初始Li+濃度

文獻(xiàn)中提到當(dāng)Li/Al-LDHs過度解吸時(shí)，吸附劑結(jié)構(gòu)將從鋰鋁層狀吸附劑結(jié)構(gòu)向Gibbsite轉(zhuǎn)化，同時(shí)吸附性能下降。因此吸附柱在解吸時(shí)需使用含鋰溶液，Li+在其中起到保護(hù)吸附劑結(jié)構(gòu)的作用。研究了不同Li+濃度的解吸液通入吸附柱時(shí)的解吸情況，Li+和Mg2+濃度變化曲線如圖11(a)、(b)所示。從圖11(a)可知，不同解吸液濃度的鋰離子變化曲線都在下降，解吸液初始濃度為450mg/L和300mg/L的Li+曲線分別在2BV和3BV時(shí)達(dá)到平衡。而解吸液Li+初始濃度為150mg/L時(shí)，雖然Li+的脫出速率隨床層體積數(shù)的增加逐漸減緩，但解吸液達(dá)到5BV時(shí)，Li+濃度仍高于150mg/L的進(jìn)料初始濃度，說明此時(shí)解吸尚未達(dá)到平衡，鋰離子仍在持續(xù)緩慢脫出。從圖11(b)可知，鎂離子濃度變化曲線幾乎重合，說明解吸液中Li+初始濃度對(duì)鎂離子的解吸沒有顯著影響。

對(duì)圖11(a)中曲線進(jìn)行積分，結(jié)果如圖12所示。從圖12可以看出，降低解吸液中Li+初始濃度能顯著增加吸附柱的鋰解吸量，且初始鋰濃度越低，鋰離子脫出速率越快，因?yàn)榻档弯嚦跏紳舛葘?shí)際是增加了吸附劑小球與溶液環(huán)境中的Li+濃度差，從而加速了Li+從吸附劑小球中脫出進(jìn)入溶液體系的速率。值得注意的是，當(dāng)解吸液初始鋰濃度為150mg/L時(shí)，解吸結(jié)束后吸附劑的鋰解吸量達(dá)到了4.74mg/g，結(jié)合沖洗過程的鋰損失，證明存在過度解吸的情況，也就是說，大量Li+在150mg/L解吸液沖刷的情況下從吸附劑結(jié)構(gòu)中脫出擴(kuò)散進(jìn)入溶液中，使吸附劑因缺少足夠Li+維持結(jié)構(gòu)而向Gibbsite轉(zhuǎn)化，最終導(dǎo)致吸附劑吸附性能下降。而吸附劑吸附性能下降將不利于吸附劑的循環(huán)使用，因此需選擇初始濃度為300mg/L的鋰溶液作為解吸液。

圖11 鋰初始濃度對(duì)脫附曲線的影響

圖12 濃度對(duì)鋰離子解吸量的影響

另外，當(dāng)Li+初始濃度為300mg/L時(shí)，解吸液從3BV增加到5BV，Li+解吸量僅從3.76mg/g增加到3.91mg/g，增幅不明顯，而收集液中Li+的平均濃度從590.83mg/L下降到480.80mg/L，考慮到時(shí)間和后續(xù)Li+集濃工段的能耗情況，到3BV時(shí)即可停止解吸，此時(shí)解吸液中Mg/Li比僅為0.13。

2.3 循環(huán)穩(wěn)定性

為了考察吸附劑GLDH的循環(huán)穩(wěn)定性能，收集了固定床中30個(gè)周期的吸附-沖洗-解吸循環(huán)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，如圖13所示。其中吸附過程的條件是：老鹵在40℃下以2.0BV/h的速度流經(jīng)固定床，吸附老鹵約12.0BV。

圖13 GLDH長周期吸附/解吸循環(huán)穩(wěn)定性

從2.1節(jié)和2.2節(jié)的分析結(jié)果可以確定吸附劑固定床在沖洗過程的條件是：去離子水在0℃下以12.0BV/h的速度流經(jīng)固定床，沖洗用量為2.0BV，此時(shí)鋰損失率在20.3%左右。同樣解吸過程的條件是：300mg/L的含Li+溶液在40℃下以2.0BV/h的速度流經(jīng)固定床，解吸液用量為3.0BV。從圖13可以看出，由于在前18個(gè)周期內(nèi)未確定具體的沖洗和解吸條件，吸附劑GLDH的吸附量在前18個(gè)周期的吸附量波動(dòng)較大。但從第19個(gè)循環(huán)開始，周期內(nèi)的Li+吸附量基本穩(wěn)定在4.9～5.2mg/g，說明整體上吸附劑GLDH循環(huán)吸附性能良好。

3 結(jié)論

考察了鋰鋁層狀吸附劑固定床提鋰過程中的沖洗和解吸的因素影響以及吸附劑的循環(huán)穩(wěn)定性。

（1）低溫快速?zèng)_洗能有效減少Li+在沖洗步驟中的損失。另外，增加沖洗液初始Li+濃度可在一定程度上降低Li+損失率。而沖洗溫度、流速和初始Li+濃度對(duì)Mg2+的沖洗曲線沒有顯著影響。因此當(dāng)含Li+200mg/L的沖洗液以12.0BV/h的速度在0℃下通入吸附柱時(shí)，吸附柱的Li+損失率可降低到17.8%。

（2）增加解吸流速并不能加速Li+的脫出，反而使鋰解吸量下降。同時(shí)，升高解吸溫度可顯著提高鋰解吸量和解吸速率，但溫度超過40℃后溫度對(duì)吸附劑解吸影響不明顯。另外，降低解吸液的鋰初始濃度可顯著提高鋰的解吸量，但初始鋰濃度為150mg/L解吸5BV時(shí)，鋰的實(shí)際解吸量超過理論解吸量，存在過度解吸的情況。而解吸流速、溫度和初始鋰濃度對(duì)Mg2+的解吸沒有影響。因此可以認(rèn)為在40℃下采用鋰濃度為300mg/L的解吸液以2BV/h的流速對(duì)吸附柱進(jìn)行解吸，解吸3BV時(shí)鋰解吸量可達(dá)3.76mg/g，此時(shí)解吸液中Li+的平均濃度為590.83mg/L，Mg/Li比僅為0.13，可完美實(shí)現(xiàn)鎂鋰分離和鋰元素集濃的目的。

（3）吸附柱的吸附-沖洗-解吸循環(huán)試驗(yàn)表明，吸附劑循環(huán)吸附良好，吸附30個(gè)周期后Li+吸附量沒有明顯的下降，吸附量仍保持在4.9～5.2mg/g。