Выделение лития на сорбентах ТОКЕМ-160 и AMBERLITE IR-120 из водных растворов

Abstract

В настоящее время на Камчатских геотермальных месторождениях не производится промышленное извлечение лития из природных растворов. Актуальность исследования заключается в изучении сорбционного способа извлечения лития из отработанного геотермального теплоносителя. Литий является одним из стратегических металлов для промышленности. Природный теплоноситель содержит в своем составе редкие и рассеянные элементы, которые можно получать при сорбционной очистке. Комплексное использование геотермальных ресурсов - перспективное направление в освоении геотермальной энергии Камчатского края. Получение ценных компонентов увеличит продуктивность использования тепловой энергии недр Земли. Цель: установить параметры сорбционного процесса промышленных органических сорбентов (ТОКЕМ-160 и AMBERLITE IR-120) по отношению к ионам лития в динамических условиях. Метод. Исследования проводили в статических условиях из модельных и рабочих растворов при постоянном перемешивании. Сорбционные процессы в динамическом режиме проводили при комнатной температуре, используя модельный раствор. Содержание ионов лития определяли высокоэффективной жидкостной хроматографией на хроматографе "Shimadzu". Результаты. Определены константы скорости сорбционного процесса. На основании экспериментальных исследований извлечения лития из модельных растворов установлены общие закономерности сорбции, коэффициенты защитного действия и высота работающего слоя для промышленных катионитов ТОКЕМ-160 и AMBERLITE IR-120, а также динамическая адсорбционная емкость сорбентов. Разработаны рекомендации по применению катионообменных смол для комплексной переработки отработанного теплоносителя. Представлен микрокомпонентный состав проб теплоносителей Камчатского края до и после сорбции.

At present, the Kamchatka geothermal deposits do not industrially extract lithium from natural solutions. The relevance of the research lies in the study of the sorption method for lithium extraction from the spent geothermal coolant. Lithium is one of the strategic metals for industry. Natural heat carrier contains rare and scattered elements, which can be obtained by sorption purification. The integrated use of geothermal resources is a promising direction in development of geothermal energy in the Kamchatka Territory. Obtaining valuable components will increase the productivity of the use of thermal energy of the Earth's bowels. The aim of the research is to establish the parameters of the sorption of industrial organic sorbents (TOKEM-160 and AMBERLITE IR-120) in relation to lithium ions under dynamic conditions. Method. Investigations were carried out under static conditions from model and working solutions, with constant stirring. Sorption in the dynamic mode was carried out at room temperature using a model solution. The lithium ion content was determined by high performance liquid chromatography on a Shimadzu chromatograph. Results. Sorption rate constants were determined. Based on experimental studies of lithium extraction from model solutions, the general laws of sorption, the protective action coefficients and the height of the working layer for industrial cation exchangers TOKEM-160 and AMBERLITE IR-120, as well as the dynamic adsorption capacity of the sorbents are established. The authors developed the recommendations on the use of cation exchange resins for the integrated processing of waste coolant. The paper introduces the microcomponent composition of samples of heat carriers of the Kamchatka Territory before and after sorption.