Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 37-41. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 37-41. 120 I ЦИКЛ II ЦИКЛ III ЦИКЛ IV цикл V цикл регенр. регрнр. регенр. регрнр. реггнр. мг/г иг/г мг/г мг/г мг/г ■ ШТІ5012 □ Lil J3Fe(UTiU704 0 ІДОКВ □ Li1 ^ Ре0,05*Гі0,95()3 Рис. 1. Адсорбционная емкость в 5 циклах регенерации в образцах L ii 33 -xFe 3 xTii 67 - 2 xO 4 (x = 0,1) и Li 2 - 2 xFexTii-хОз (x = 0,05), допированных ионами Fe3+ В первом цикле адсорбционного эксперимента для образца Lii, 33 -xFe 3 xTii, 67 - 2 xO 4 (x = 0,1) адсорбционная емкость составила 59,8 мг/г, во втором цикле кислотной регенерации значение адсорбционной емкости составило 55,8 мг/г и незначительно (до 7,5 %) снижалось до четвертого цикла (50,1 мг/г). В пятом цикле кислотной регенерации значение адсорбционной емкости составило 45,0 мг/г, что свидетельствует о возможности дальнейшего использования адсорбента в многократных циклах адсорбции-десорбции ионов Li+. Для образца Li 2 - 2 xFexTii-xO 3 (x = 0,05) также сохраняются высокие значения адсорбционной емкости как в первом цикле кислотной регенерации (50,2 мг/г), так и в пятом цикле регенерации (42,4 мг/г). При этом общая потеря емкости в течение 5 циклов кислотной регенерации не превышает ~6 %. Для обоих образцов pH раствора после адсорбции ионов Li+ сохраняется в пределах 8 ,0 -8 ,2 в первом цикле и 9 ,3 -9 ,4 в пятом цикле регенерации. Адсорбционная емкость полученных образцов, допированных ионами Zr4+ оксидов состава Li 1 , 33 ZrxTi 1 , 67 -xO 4 и Li2ZrxTi1-xO3, составляет 64,1 мг/г для образца Li 1 , 33 ZrxTi 1 , 67 -xO 4 (х = 0,1) и q 50,0 мг/г для образца Li 2 ZrxTii-xO 3 (х = 0,02) соответственно. Введение ионов Zr4+ в образцы Lii, 33 ZrxTii, 67 -xO 4 и Li2ZrxTi1-xO3 расширяет межплоскостное расстояние (рис. 2). Для установления эффективности адсорбентов в многократных циклах адсорбции-десорбции ионов Li+ образцов L i 1 , 33 ZrxTi 1 , 67 -xO 4 (x = 0,1) и Li2ZrxTi1-xO3 (x = 0,02) проведен эксперимент по кислотной регенерации и определению адсорбционной емкости в пяти циклах. Так, образец L i 1 , 33 ZrxTi 1 , 67 -xO 4 (x = 0,1) в первом и втором циклах имеет близкие значения — 64,1 и 62,9 мг/г. После 3-5 циклов адсорбции наблюдается потеря емкости в пределах 4 -6 мг/г в каждом последующем цикле и значение адсорбционной емкости снижается до 57 ,6 -47 ,9 мг/г. Для образца Li2ZrxTi1-xO3 (x = 0,02) в первом цикле кислотной регенерации значение адсорбционной емкости составило 50,0 мг/г. При этом существенное снижение потери емкости до 44,1 мг/г наблюдается уже во втором цикле. В последующих 3 -5 циклах снижение адсорбционной емкости незначительное и находится в диапазоне 43 ,5 -38 ,4 мг/г. Для обоих образцов pH раствора после адсорбции ионов Li+ сохраняется в пределах 8,0—8,3 в первом цикле и 9 ,0 -9 ,3 в пятом цикле регенерации. Степень выщелачивания Ti4+ и Zr4+ находится в низких пределах, что подтверждается данными рентгенофазового анализа, процентное содержание для образца Li1,33Zr0,1Ti1,57O4 (0,23-1,12 % Ti4+; 0,12-1,51 % Zr4+), для образца Li2Zr0,02Ti0,98O3 (0,17-1,7 % T i4+; 0,49-1,74 % Zr4+) соответственно. Ионы Zr4+ обладают большим радиусом и высокой степенью окисления, что способствует укреплению кристаллической решетки Li2TiO 3 . Это делает структуру менее подвижной и более устойчивой к деградации при циклическом захвате и высвобождении литиевых ионов. Адсорбционная емкость полученных образцов, допированных ионами Mg2+ оксидов состава Li 1 , 33 MgxTi 1 , 67 -xO 4 и Li2MgxTi1-xO3, составляет 31,7 мг/г для образца L i 1 , 33 MgxTi 1 , 67 -xO 4 (х = 0,25), и q 65,2 мг/г для образца Li 2 ZrxTi 1 -xO 3 (х = 0,02) соответственно (рис. 3). © Иванец А. И., Бичева Е. С., 2025 39