تولید نانو مواد، ساخت شبکه تبادل یونی و بهینه سازی پارامتر های عملیاتی برای استحصال لیتیم از شورابه ها و آب دریا

لیتیم فلزی باارزش، با کاربردهای صنعتی بسیار فراوان می باشد. ذخایر این عنصر به دو صورت زیرزمینی و محلول در آب یافت می شوند. امروزه تغییر ساختار ذخایر معدنی، کاهش عیار متوسط معادن زیرزمینی و بالا رفتن هزینه های سرمایه گذاری معدنی، توجه بیشتر به پتانسیلهای عظیم آبی را منجر شده است. لذا تنوعی از متغیرها، روشها و امکانات مورد بررسی قرار گرفته است. در این خصوص استفاده از روشهای جذب و تبادل یونی به عنوان موثرترین روش استحصال لیتیم از منابع آبی مورد تاکید اکثر محققین واقع شده است. به نحوی که سنتز جاذب بصورت اکسید اسپینلی منگنز با حداکثر ظرفیت جذب mmol.g^(-1) 6/6 به عنوان موثرترین راهکار معرفی گردیده است. با اینحال ظرفیت جذب جاذب های لیتیمی و امکان بهره برداری از آن ها در مقیاس صنعتی موضوعاتی بوده که همواره مورد توجه محققین قرار گرفته است. به انجام شده کارآیی بیش از 90 درصدی جاذب، در جذب انتخابی یون لیتیم از آب دریاچه ارومیه همین دلیل در این رساله تحقیقات اصلی حول سه محور سنتز نانو مواد جاذب لیتیم، بهینه سازی پارامترهای عملیاتی و تولید شبکه تبادل یونی جهت کاربری صنعتی این جاذ ب ها متمرکز گردید. مقدمتاً بررسی ها با محوریت سنتز نانو مواد جاذب لیتیم به شناسایی عوامل موثر بر سنتز جاذب اختصاص یافت. با شناسایی این عوامل، بهینه سازی فرآیند با هدف دستیابی به حداکثر ظرفیت جذب با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی طی 4 سری شرایط آزمایشی پیگیری و تاثیر شش متغیر اصلی بر سنتز جاذب لیتیم در سطوح مختلف طی آزمایشهای تعریف شده بررسی گردید. مطالعات آماری شامل آنالیز واریانس و بررسی تاثیر میانگین سطوح عوامل انجام و با تشخیص سطوح بهینه، میزان مشارکت هر یک از این عوامل شناسایی شد. در چنین شرایطی امکان سنتز جاذب با ظرفیت جذب بیش از mmol.g^(-1) 9 برای نخستین بار فراهم گردید. مشخصات جاذب شامل شناسایی فازی، مورفولوژی، اندازه ذرات با استفاده از آنالیزهای xrd، tem و sem ، ir انجام گردید. در ادامه انتخاب-پذیری جاذب در محلول های غنی از یون های لیتیم، سدیم، پتاسیم و منیزیم مورد آزمایش قرار گرفت. انتخاب پذیری نسبتاً بالای لیتیم با تاثیر جاذب یونی با شبکه ای از تونلهای سه بعدی (3×1) با اندازه مناسب برای تثبیت یون لیتیم در جاذب یونی mno2 تشریح شده است. همچنین کارآیی جاذب در نمونه آب دریاچه ارومیه بررسی گردید. بررسیهای را نشان داد. علاوه بر این مطالعه تاثیر ph محلول واسطه بر ظرفیت جذب با کنترل ph در محدوده 8 تا 12، بر عملکرد بسیار مناسب جاذب در ph 10 تا 11 دلالت داشت. در پایان تولید شبکه تبادل یونی با هدف ایجاد بستری مناسب برای تثبیت پودر جاذب بر سطح زیر لایه جهت کاربری صنعتی آن مورد بررسی واقع شد. لذا سه شبکه تبادل پوششی، کامپوزیتی و فیلتر کارتریج تولید و نقاط قوت و ضعف از حیث مقاومت فیزیکی، شیمیایی و قابلیت جذب لیتیم مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد شبکه تبادل کارتریجی با ظرفیت جذب انتخابی mmol.g^(-1) 6 لیتیم در حضور یونهای سدیم، پتاسیم و کلسیم از پتانسیل کافی برای دستیابی به هدف مورد نظر برخوردار است.