（简阳市教师进修学校，四川 简阳 610059）
摘要：随着新能源电池的运用领域的扩大，对于其制备原料锂资源的开发研究成为了现阶段科研领域的主要难题。结合我国的丰富的盐湖卤水的自然优势，将多种物质组合成一种新材料，然后从高镁锂比卤水中沉淀除镁从而制备得到锂资源。
关键词：镁锂分离；锂资源；盐湖卤水
我国含有丰富的盐湖卤水，其的主要特点是锂离子含量高、镁锂比比值高，因而根据国际盐湖卤水锂资源的开发工艺可知，常见的提锂工艺有溶剂萃取法、离子选择交换及吸附法、高温煅烧法和沉淀法等，在已经工业化的工艺中，沉淀法是最节能环保的工艺。由于Ksp（Li2CO3) >Ksp（MgCO3) ，使得沉淀法仅适用于低镁锂比卤水中锂资源的提取，而对于开发我国丰富的高镁锂比盐湖卤水中的锂资源存在问题。而Ksp（Mg(OH)2) = 1.8×10-11，LiOH是可溶的（S = 12.8g/100 g水），结合氢氧化物对锂镁的选择性，本文组合成一种新材料来作用于高镁锂比盐湖卤水提锂，从而解决我国新能源电池的原料问题。
1 实验部分
1.1 主要试剂与药品
试剂：对硝基苯胺、亚硝酸钠、苯酚、硫酸、六水氯化镁、氯化锂、氢氧化钠等，均为分析纯。
仪器：ICP（Optima 5300V）、XRD（DX-2700X）、SEM（JSM-6490LV）、IR（Tensor 27）、MS（G1956 AVL）
1.2 实验方法
（1）合成：将对硝基苯胺、亚硝酸钠、硫酸按照物质的量比1：1.2：3进行反应，置于冰浴（T=0 ℃-5 ℃）搅拌反应3.5 h，得到重氮盐；调整pH≈9，加入苯酚反应5 h，再调整pH≈6，即得到对硝基偶氮苯酚。产物重结晶纯化，熔点测定214.2 ℃（熔程Δt = 0.8 ℃）。用IR、MS对其结构鉴定。
（2）配制：
①模拟卤水[ρ(Mg2+)=120 g/L；ρ(Li+)=2 g/L；镁锂比60]；
②新型锂镁分离沉淀剂：以NaOH为主沉淀剂、以对硝基偶氮苯酚为辅助沉淀剂构成新型锂镁分离沉淀剂，其中：c(NaOH)=1.315 mol/L，辅助沉淀剂与主沉淀剂按质量比为：0.0001、0.0003、0.0005、0.0007、0.0009构成五种新型锂镁分离沉淀剂。
（3）沉淀反应：
①取一定量模拟卤水，加入新型锂镁分离沉淀剂溶液。
②为了对比，取一定量模拟卤水，只加入氢氧化钠，作为空白对照组。
③沉淀反应结束后，过滤速度（m/s）由下式计算：
式中：u—过滤速度（m/s）、Δt—过滤时间(s)、ΔV—过滤滤液体积（m3）、A—过滤面积（m2）。
④滤液中锂、镁离子由ICP测定。沉淀经烘至恒重后对其进行XRD、SEM分析。
2 结果与讨论
2.1 合成产物结构表征
合成产物经实测红外光谱振动吸收频率与其高斯理论频率计算比对，如表1。
表1 合成产物官能团特征频率
从表1中数据可以看出：主要官能团与理论计算频率的吻合度很高，说明合成产物即为合成目标分子。
而且用ESI-MS，选用负离子扫描模式，测定分子离子峰[M - H ]+/z ：242。测试结果与理论值相符合，可以进一步证实合成产物为设计合成的目标分子。
2.2 新型锂镁分离沉淀剂对锂镁分离效果评价
表2 新型锂镁分离沉淀剂比例的影响
从表2可以看出：新型锂镁分离沉淀剂中的对硝基偶氮苯酚对锂镁分离过程有很大影响，而且随着加入的对硝基偶氮苯酚的量越大，锂损失率越低，过滤速度越快。
2.3 沉淀的结构分析
（1） （2）
图1 纯Mg(OH)2(1)与新型锂镁分离沉淀剂的Mg(OH)2(2)SEM图
图2 新型锂镁分离沉淀剂沉淀镁离子的XRD图
从图1可以看出，由新型锂镁分离沉淀剂沉淀得到的Mg(OH)2沉淀颗粒更粗大、完整和均匀。从图2可以看出，由新型锂镁分离沉淀剂得到的沉淀，除了有氢氧化镁的主要衍射峰外（2θ=18.3°、38.1°、51°、58.3°等），增加了对硝基偶氮苯酚参与形成的沉淀的其他衍射峰，说明沉淀结构及形态发生了变化。
3 结论
（1）以对硝基苯胺与苯酚为原料，经重氮化和偶联两步反应，得到了对硝基偶氮苯酚。产物用红外和质谱表征，确定其为目标产物。
（2）当新型锂镁分离沉淀剂的组成比为0.0005时，除镁率达到99.999%，锂损失率低于2%，其过滤速度比纯Mg(OH)2沉淀过滤速率增大了近一个数量级，且XRD、SEM分析也证明新型锂镁分离沉淀剂能有效改善沉淀颗粒大小及其形态。
（3）该方法制备得到了含镁极低的含锂卤水，通过沉淀法即可直接制备得到锂资源，从而解决新能源电池的锂资源问题。
参考文献
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[2]刘向磊,钟辉,唐中杰.盐湖卤水提锂工艺技术现状及存在的问题[J].无机盐工业,2009,41(6):4-6.
[3]殷陶刚,凤海元.吸附法卤水提锂技术的研究进展[J].安徽化工,2010,36(4):5-8.
论文作者:黄超
论文发表刊物:《知识-力量》2中
论文发表时间:2018/9/18