杂化电容去离子技术的构筑及高镁锂比盐湖卤水中锂的回收

基本信息
批准号:U1507103
项目类别:联合基金项目
资助金额:50.00
负责人:王刚
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:詹菲,武婷婷,董强,张浩,任启迪,王建韧
关键词:
电容去离子脱盐功能材料锰氧化物锂回收
结项摘要

Lithium is one of the most important elements in various fields including national defense, chemical engineering and energy storage industry, and demands for lithium are constantly increasing these days. Salt-lake brines in Qaidam basin, China have high Mg/Li concentration ratios, unlike brines in other countries, and it is very difficult to recover lithium from salt-lake brines in China using sedimentation and calcinations methods because of preferential magnesium extraction. This remains a big challenge. The project reports an electrochemical lithium recovery method based on a manganese oxide/activated carbon hybrid capacitive deionization system. In this system, lithium ions and counter anions are effectively captured at each electrode with low energy consumption in a salt solution containing various cationic species or simulated brine lake water. The relationship between the structure and properties of the precursor manganese oxide and the as-made manganese oxide using sol-gel method will be explored, which will help to optimize the preparation processes that will be capable of tuning the properties, microstructures of the manganese oxide phase. The dependence of the high capacity of the manganese oxide materials on the size, distance, functional groups and the microstructure will be examined, which will reveal the capacity mechanism governing desalination. Furthermore, we designed this system as a flow process for practical applications. By experimental analyses, we will confirm that this system has high selectivity and long-term stability, with its performance being retained even after repetitive captures and releases of lithium ions. This project will pave a new way for making novel CDI processes to solve the bottle-neck problems. The advantages achieved through this innovative work will lead to more efficient separation technologies across many sectors, such as desalination of saline, treatment of lithium ions in slat-lake brines in Qaidam basin.

锂作为一种重要的新型能源材料,已被广泛用于国防、化工、电子等领域,国内外市场对锂的需求量也日益增加。柴达木盆地盐湖卤水含有丰富的锂资源,然而卤水中镁锂比较高,现有技术在提取锂的过程中面临难以将镁锂有效分离的复杂难题。本项目通过锰氧化物/碳材料作为电极材料来构筑杂化电容去离子技术,利用电化学原理将锂离子与相反电荷的离子选择性的捕获到对应的电极上,具有选择性好、能耗低的优势。主要研究内容包括:(1)利用溶胶凝胶法制备结构和性能可控的纳米锰氧化物提锂离子筛;(2)诠释电极材料电化学性能、提锂性能与其微纳结构、孔隙结构、原子比等之间的构效关系;(3)构筑杂化电容去去离子提锂装置,进行基于高镁锂水体的提锂实验研究,揭示选择性提锂机制。项目的实施将丰富和发展电容去离子技术的内涵,为开发低耗高效的复杂水体中提锂技术奠定理论和技术基础,有重要的学术价值和广阔的应用前景。

项目摘要

锂及其化合物广泛应用于国民经济的各个领域,是一种重要的战略资源。盐湖卤水中含有大量的锂,但是大部分同时伴生有大量的镁,由于镁锂化学性质相似,离子半径和电荷相近,传统方法难以分离。本项目通过锰氧化物/碳材料作为电极材料来构筑杂化电容去离子技术,利用电化学原理将锂离子与相反电荷的离子选择性的捕获到对应的电极上,具有选择性好、能耗低的优势。主要研究内容及其重要结果、数据如下:(1)利用一步水热制备的纳米级的LiMn2O4,作为杂化电容去离子电极材料,最高吸附容量为23.6mgLi/g;(2)采用MnO2作为阳极,PVPD包覆的碳材料作为阴极组装的杂化电容去离子模块,在1.4V电压窗口下,获得了脱盐容量高达14.9mg/g的钠离子吸附容量,350次循环后电吸附容量保持率高达95.4%;(3)进行了整体式高介孔聚合物和提锂剂的复合研究;当锰酸锂/聚丙烯腈复合比例为1.2 g : 0.8 g 时,锂离子饱和吸附量达到了27.3 mg·g-1,同时表现出了良好的吸附动力学,在4 h内可以达到吸附平衡;此外,为了测试吸附剂的再生性能以及展示整体式材料易于分离的优势,采用固定床进行吸附再生研究,研究表明:吸附完成后用0.5 M HCl再生循环使用,循环吸附3次后吸附量可以维持在90%以上,展现了良好的再生性能。.项目的实施将丰富和发展电容去离子技术的内涵,为开发低耗高效的复杂水体中提锂技术及其脱盐技术奠定理论和技术基础,有重要的学术价值和广阔的应用前景。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
3

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021
4

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
5

卡斯特“网络社会理论”对于人文地理学的知识贡献-基于中外引文内容的分析与对比

卡斯特“网络社会理论”对于人文地理学的知识贡献-基于中外引文内容的分析与对比

DOI:10.13249/j.cnki.sgs.2020.08.003
发表时间:2020

王刚的其他基金

批准号:51602209
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670211
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:18670851
批准年份:1986
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:81370565
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:41804075
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11126233
批准年份:2011
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51409058
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400055
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51368030
批准年份:2013
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81171494
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:51704001
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000287
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61272471
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:39670131
批准年份:1996
资助金额:13.00
项目类别:面上项目
批准号:51072222
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:81201162
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61703260
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81430073
批准年份:2014
资助金额:320.00
项目类别:重点项目
批准号:61671421
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30771435
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:81770639
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:21301140
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71101042
批准年份:2011
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31572047
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:30700251
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171027
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21476259
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:30971952
批准年份:2009
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:21063011
批准年份:2010
资助金额:10.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41172327
批准年份:2011
资助金额:67.00
项目类别:面上项目
批准号:61201099
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51309048
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11802048
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11704204
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30270243
批准年份:2002
资助金额:19.00
项目类别:面上项目
批准号:51801187
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31270472
批准年份:2012
资助金额:79.00
项目类别:面上项目
批准号:51362025
批准年份:2013
资助金额:51.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:60771041
批准年份:2007
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:41372203
批准年份:2013
资助金额:98.00
项目类别:面上项目
批准号:69808003
批准年份:1998
资助金额:12.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50871027
批准年份:2008
资助金额:42.00
项目类别:面上项目
批准号:30371650
批准年份:2003
资助金额:20.00
项目类别:面上项目
批准号:20906103
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51171098
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81171269
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30971326
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:51272240
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:61571249
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61772253
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:51779059
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51209179
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901805
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51572291
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:69601002
批准年份:1996
资助金额:8.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51403054
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51302258
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81060369
批准年份:2010
资助金额:25.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:59572030
批准年份:1995
资助金额:9.00
项目类别:面上项目
批准号:21865025
批准年份:2018
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:41476024
批准年份:2014
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:31571000
批准年份:2015
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:31171559
批准年份:2011
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51672256
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:30972805
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21878049
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81241002
批准年份:2012
资助金额:10.00
项目类别:专项基金项目
批准号:81100314
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31601902
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30970465
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51279097
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:41202174
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11104111
批准年份:2011
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30900318
批准年份:2009
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51077130
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:11904019
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30700472
批准年份:2007
资助金额:15.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51304128
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902603
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31671839
批准年份:2016
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:51272276
批准年份:2012
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:51809281
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51009086
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51674158
批准年份:2016
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:60903028
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30770360
批准年份:2007
资助金额:27.00
项目类别:面上项目
批准号:11772123
批准年份:2017
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:50905182
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51266006
批准年份:2012
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:61371182
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50501005
批准年份:2005
资助金额:29.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81902799
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301407
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81872519
批准年份:2018
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:21806086
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39170149
批准年份:1991
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:81673051
批准年份:2016
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:30970730
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:51101059
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61602206
批准年份:2016
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81700182
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31201885
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51872226
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81560569
批准年份:2015
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:91646111
批准年份:2016
资助金额:43.00
项目类别:重大研究计划
批准号:40906011
批准年份:2009
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81500417
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31400329
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10802067
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51671120
批准年份:2016
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81870027
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:51071039
批准年份:2010
资助金额:38.00
项目类别:面上项目
批准号:51679016
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:51408097
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31370972
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:11772265
批准年份:2017
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:31402011
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11702080
批准年份:2017
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81871869
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81860697
批准年份:2018
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31901408
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:18974070
批准年份:1989
资助金额:4.50
项目类别:面上项目
批准号:21263021
批准年份:2012
资助金额:54.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51602128
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41006018
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81670023
批准年份:2016
资助金额:53.00
项目类别:面上项目
批准号:81370122
批准年份:2013
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61152003
批准年份:2011
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71471054
批准年份:2014
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:51703235
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51805341
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51479108
批准年份:2014
资助金额:84.00
项目类别:面上项目
批准号:81673827
批准年份:2016
资助金额:52.00
项目类别:面上项目
批准号:U1662105
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:联合基金项目
批准号:51102033
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:39170931
批准年份:1991
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
批准号:31870359
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

高镁锂比盐湖老卤中锂镁资源综合利用应用基础研究

批准号:U1607129
批准年份:2016
负责人:余晓平
学科分类:B0816
资助金额:51.00
项目类别:联合基金项目
2

高镁锂比盐湖卤水中锂资源高效利用和绿色分离的科学基础

批准号:U1407203
批准年份:2014
负责人:李丽娟
学科分类:B08
资助金额:260.00
项目类别:联合基金项目
3

磁性冠醚类多孔离子液体用于高镁锂比盐湖卤水中锂的选择性萃取分离

批准号:21878133
批准年份:2018
负责人:巢艳红
学科分类:B0804
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
4

原位氧化法构筑钛锂离子筛封装MXene用于电场辅助选择性吸附高镁锂比盐湖卤水中锂的研究

批准号:21908082
批准年份:2019
负责人:陈琳琳
学科分类:B0804
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目