Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2026

Идентификатор DOI: 10.21285/1814-3520-2026-3-544-557

Ключевые слова: sorption, lithium, lithium recovery, brine, kinetics, сорбция, литий, извлечение лития, рассол, кинетика

Аннотация: Цель исследования - провести детальный анализ механизма процесса сорбции лития из природного гидроминерального сырья. Объектом исследования явился многокомпонентный хлоридно-кальциевый природный рассол с концентрацией лития 0,24 г/дм³. Для извлечения лития использовали синтезированный гранулированный сорбент на основе слоистого двойного гидроксида алюминия-лития в статических условиях при температуре 25°C. Кинетические данные были обработаны с использованием моделей псевдопервого и псевдовторого порядка, модели Еловича, а также диффузионных моделей Бойда и Вебера-Морриса. Для объективной оценки применимости кинетических моделей применяли как традиционный метод линеаризации, так и строгий нелинейный регрессионный анализ. Статическая обменная емкость сорбента была экспериментально определена и составила 5,5 мг/г. Анализ кинетической кривой методом линеаризации по моделям псевдопервого, псевдовторого порядка и Еловича показал, что сорбция лития лучше всего описывается моделью псевдовторого порядка (коэффициент детерминации R² составил 0,9966) и моделью Еловича (R² = 0,9847). Результаты более строгого нелинейного регрессионного анализа с последующим сравнением моделей Еловича, псевдопервого и псевдовторого порядка показали, что наилучшим образом сорбция лития на изучаемый сорбент описывается моделью Еловича. Проведенный диффузионный анализ механизма процесса сорбции выявил его двухстадиальность. Результаты модели Вебера-Морриса с двумя линейными участками (R² > 0,98) наглядно продемонстрировали смену лимитирующей стадии: короткая по времени начальная стадия сменяется более длительной по времени конечной стадией. Модель Бойда (линейная зависимость, R² = 0,9751) показала, что процесс не лимитируется исключительно внутренней диффузией. Полученные результаты позволяют заключить, что сорбция лития на сорбент на основе слоистого двойного гидроксида алюминия-лития имеет сложный механизм, в котором определяющую роль играет хемосорбция на гетерогенной поверхности, а внутричастичная диффузия вносит существенный вклад, особенно на поздних стадиях процесса. This study presents a detailed analysis of the mechanism of lithium sorption from natural calcium chloride brine with a lithium concentration of 0.24 g/L. Lithium was extracted using a synthesized granular sorbent based on lithium-aluminum layered double hydroxide under static conditions at 25°C. The kinetic data were analyzed using the pseudo-first-order, pseudo-second-order, and Elovich models, as well as the Boyd and Weber-Morris diffusion models. To assess the applicability of the kinetic models, both conventional linearization and rigorous nonlinear regression analysis were employed. The equilibrium sorption capacity of the sorbent was experimentally determined to be 5.5 mg/g. Linearization of the kinetic data using the pseudo-first-order, pseudo-second-order, and Elovich models showed that lithium sorption was best described by the pseudo-second-order model (coefficient of determination R² = 0.9966) and the Elovich model (R² = 0.9847). More rigorous nonlinear regression and subsequent comparison of the Elovich, pseudo-first-order, and pseudo-second-order models identified the Elovich model as providing the best fit to the lithium sorption data. Diffusion analysis of the sorption mechanism revealed two distinct stages. The Weber-Morris model, characterized by two linear segments (R² > 0.98), demonstrated a change in the rate-limiting step: a short initial stage was followed by a longer final stage. The Boyd model (linear relationship, R² = 0.9751) showed that the process was not controlled exclusively by intraparticle diffusion. These results indicate that lithium sorption onto the lithium-aluminum layered double hydroxide sorbent involves a complex mechanism dominated by chemisorption on a heterogeneous surface, with intraparticle diffusion making a substantial contribution, particularly at later stages of the process.

Журнал: iPolytech Journal

Выпуск журнала: Т. 30, № 3

Номера страниц: 544-557

ISSN журнала: 27824004

Место издания: Иркутск

Издатель: Иркутский национальный исследовательский технический университет

• Алейников С. А. (Сибирский федеральный университет)
• Белоусова Н. В. (Сибирский федеральный университет)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК