吸附剂协同作用的梯度模拟移动床提取卤水中硼锂的应用基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21776089
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0816.资源、环境与生态化工
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

China’s Saline lake brines contain a large amount of lithium and boron elements, being a valuable resource. Because the concentrations of both lithium and boron are very small and the concentrations of alkali metal and alkaline earth metal are very high in brine, it is more energy consumption and expensive to recover boron and lithium from brine using the existing separation methods, such as adsorption, extraction, crystallization et.al. In view of lithium and boron coexistence in brine, our research objective is to develop the novel coextraction technology of boron and lithium from brine using of the gradient simulation moving bed process with synergistic adsorption of adsorbents, in order to reduce the extraction cost and energy consumption for single product boron or lithium from brine, that will promote the effective utilization of both lithium and boron resources in brine. We shall focus on the following four research contents to attain our goal. ① Through the adjustment of the adsorbent structure, eluent matching and the design of the gradient elution and desorption mode, both dissolution loss and stability of adsorbents are avoided or improved significantly during the cyclic adsorption desorption prcesses for the lithium and boron extraction from brine. ② The simulated moving bed (SMB) process with synergistic adsorption of adsorbents, gradient elution mode and the reverse flow between liquid and adsorbents in the packed beds, is developed for the effective coextraction of lithium and boron from brine. ③ The mathematical model for the gradient SMB process is developed and the numerical solutions are obtained under gPROMs programming environment, and the SMB process optimization software package is developed. Based on simulation optimization and experimental verification, the theoretical system for the design and optimization of gradient simulated moving bed process is set up for the coextraction of both lithium and boron from brine. ④ Through comparison of extraction cost and energy consumption between single lithium or boron extraction and the coextraction of lithium and boron, the feasibility and effectiveness of gradient SMB process with synergistic adsorption of adsorbents are evaluated, and a novel method for the leffective recovery of lithium and boron from brine with large-scale is established.
我国盐湖卤水中含有大量硼锂有价元素,是宝贵的资源,但是硼锂品位低、碱金属和碱土金属含量高,导致硼锂提取成本和能耗较高。本课题i鉴于卤水中硼锂共存性,研发吸附剂协同作用的梯度模拟移动床新工艺联合提取卤水中硼锂,降低单一产品硼或锂提取成本和能耗,推进卤水中硼锂资源利用的产业化进程。研究重点聚焦①吸附剂结构调控、洗脱剂匹配以及梯度洗脱解吸模式协同作用解决实际工程应用中存在的硼锂吸附剂溶损及稳定性差问题;②构建模拟移动床提取硼锂新工艺,通过硼锂吸附剂协同作用、梯度洗脱模式、多塔内形成的液固相逆流流动实现卤水中硼锂共提取;③建立硼锂提取过程的数学模型,突破非线性动态吸附l数值求解难点,研发过程优化软件包,模拟优化与实验验证,形成梯度模拟移动床硼锂提取过程优化设计的理论体系;④比较单一产品硼或锂提取与硼锂共提取过程的成本与能耗,评价梯度模拟移动床工艺的可行性和有效性,建立大规模卤水中硼锂共提取新方法

结项摘要

近年来, 随着全球资源与环境问题的日益突出, 锂作为新世纪绿色能源的重要材料之一, 其开发应用广受关注。随着汽车锂动力电池的开发与应用,导致锂资源紧缺, 因此,作为一种重要的战略资源,锂资源开发与应用备受各国重视。我国锂矿资源匮乏,不能够满足工业生产需求。但是,我国盐湖卤水含大量锂有价元素,是宝贵的资源,且储量巨大,具有开发价值。然而,我国锂储量丰富的的盐湖卤水组分复杂,含多达59种以上元素,且Li与B、Cs、Br、K和Rb等有密切共生关系,卤水中锂品位低、鎂锂比高、碱金属和碱土金属含量高,导致锂提取成本和能耗高,限制其产业化进程。我国盐湖卤水也含大量硼有价元素,也是宝贵的资源。硼作为一种新型资源,其消耗量逐年增加,已成为现代工业中不可或缺的重要化工产品。然而,我国硼矿资源匮乏,也不能够满足工业生产需求。所以,从盐湖卤水中提取硼,意义重大。鉴于我国卤水中硼锂共存关系,我们提出同步提取卤水中硼锂概念,降低单一提取卤水中锂或硼的能耗和成本,提高市场竞争力,推进卤水中硼锂资源利用产业化进程。.在NSFC基金资助下,我们研制了高效纳米钛系锂离子筛提取卤水中锂,优选了葡甲胺硼特效树脂提取卤水中硼,揭示碱性树脂的胺基官能团强化钛系离子筛卤水提锂机制,提出葡甲胺硼特效树脂和钛系离子筛的协同作用同步提取卤水中的硼锂新思路。同时,鉴于盐湖卤水中硼锂共存性,研制的钛系锂离子筛与葡甲胺螯合树脂吸附与解吸条件基本相同,在中性或者弱碱性条件下对盐湖卤水中硼或锂高选择性吸附,吸附的硼锂均可以采用稀酸解吸,解吸得到的高浓度的硼锂水溶液,进一步加入盐酸结晶分离得到粗硼酸,加入碳酸锂得到粗碳酸锂,为卤水中硼锂共提取提供的充分条件。所以,我们研发了葡甲胺硼特效树脂和钛系离子筛的协同作用同步提取卤水中的硼锂的模拟移动床新工艺和多级连续搅拌槽式吸附器同步提取卤水中硼锂的新工艺,有效地降低卤水提取锂硼能耗和成本,推进卤水中硼锂资源利用产业化进程。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Interaction between low molecular weight carboxylic acids and muscovite: Molecular dynamic simulation and experiment study
低分子量羧酸与白云母相互作用:分子动力学模拟与实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.colsurfa.2018.09.033
  • 发表时间:
    2018-12
  • 期刊:
    Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xue Xiaopeng;Xu Zhonghao;Pedruzzi Israel;Ping Li;Yu Jianguo
  • 通讯作者:
    Yu Jianguo
Separation of guaifenesin enantiomers by simulated moving bed process with four operation modes
四种操作模式的模拟移动床工艺分离愈创甘油醚对映体
  • DOI:
    10.1007/s10450-019-00110-9
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Adsorption
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Ying;Lu Kai;Gong Rujin;Qu Donglei;Li Ping;Yu Jianguo;Rodrigues Alirio E
  • 通讯作者:
    Rodrigues Alirio E
Effects of Mineral Structure and Microenvironment on K Release from Potassium Aluminosilicate Minerals by Cenococcum geophilum fr
矿物结构和微环境对白云藻钾铝硅酸盐矿物释钾的影响
  • DOI:
    10.1080/01490451.2018.1485064
  • 发表时间:
    2018-11
  • 期刊:
    Geomicrobiology Journal
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Xue Xiaopeng;Zhang Li;Peng Yunxiang;Li Ping;Yu Jianguo
  • 通讯作者:
    Yu Jianguo
Synergic and competitive adsorption of Li-Na-MgCl2 onto lithium-aluminum hydroxides
Li-Na-MgCl2 在氢氧化锂铝上的协同和竞争吸附
  • DOI:
    10.1007/s10450-020-00208-5
  • 发表时间:
    2020-02-03
  • 期刊:
    ADSORPTION-JOURNAL OF THE INTERNATIONAL ADSORPTION SOCIETY
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Jiang, Huixiong;Zhang, Shuiyi;Yu, Jianguo
  • 通讯作者:
    Yu, Jianguo
Application of concentration-dependent HSDM to the lithium adsorption from brine in fixed bed columns
浓度依赖性 HSDM 在固定床柱盐水锂吸附中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.seppur.2020.116682
  • 发表时间:
    2020-06-15
  • 期刊:
    SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Jiang, Huixiong;Yang, Ying;Yu, Jianguo
  • 通讯作者:
    Yu, Jianguo

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其他文献

Low-thermal remediation of mercury-contaminated soil and cultivation of treated soil
汞污染土壤的低温修复及处理后土壤的栽培
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2018-06
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  • 作者:
    赵婷;余志;张军方;瞿丽雅;李平
  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.11.034
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王维薇
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  • DOI:
    10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2018.10.040
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘高辉;李平
  • 通讯作者:
    李平
再生水和清水不同灌水水平对土壤理化性质及病原菌分布的影响
  • DOI:
    10.13522/j.cnki.ggps.2017.0677
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    灌溉排水学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩洋;齐学斌;李平;常迪;李中阳;崔丙健;严徐善
  • 通讯作者:
    严徐善

其他文献

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李平的其他基金

纳米钛系锂离子筛复合材料制备及与碱树脂协同提取高镁锂比卤水中低品位锂的过程强化
  • 批准号:
    22178115
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面向可再生能源大规模储存的甲烷化/碳捕集一体化反应器应用基础研究
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  • 批准年份:
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    80.0 万元
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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