离子交换树脂回收废水中锂离子的试验研究

为了研究离子交换树脂回收废水中锂离子的工艺参数,使用4种大孔离子交换树脂(HYC-100、D401、D500、LI500),在锂离子质量浓度为1600 mg/L,流速为6 mL/min条件下动态吸附某新能源电池企业生产废水中的锂离子,筛选出锂离子去除效果最佳的HYC-100树脂。采用HYC-100树脂在不同pH值、不同吸附流速及两级吸附条件下开展静态吸附及动态吸附试验,并考察了盐酸解吸液浓度对解吸效果的影响。结果表明:在树脂质量为10.00 g,锂离子质量浓度为1600 mg/L,吸附时间为2 h的条件下,静态吸附最佳pH值为10,静态吸附量为22.4 mg/g。优选最佳pH值为10,不同流速下动态吸附,最佳吸附流速为6 mL/min。在最佳吸附流速为6 mL/min,最佳pH值为10的条件下,动态吸附量达到6.46 mg/g。在上述最佳条件下一级吸附混合液进入二级吸附,得到每一级树脂吸附总量与废水中锂离子含量成正比。吸附饱和后的树脂使用不同浓度盐酸在2 mL/min流速下解吸,最佳盐酸解吸液浓度为2.5 mol/L,对锂离子的解吸及浓缩效果最好,浓缩倍数为2.7倍。

4种不同含氟窝沟封闭剂氟离子释放和回收的体外研究

目的检测4种不同含氟窝沟封闭剂的氟离子释放和回收能力。方法采用4种不同的含氟窝沟封闭剂,包括Fuji VⅡ、FujiⅡLC、Fissurit F以及Teethmate F-1。将各种材料制备成圆盘状样本,储存在含有5 ml去离子水的聚乙烯试管中,21 d后,用1.23%酸性磷酸氟(APF)凝胶处理每个样本,用氟离子选择性电极检测1～7、14、21、22、28、35 d和42 d的氟释放量。结果玻璃离子封闭剂Fuji VⅡ氟离子释放量最高;树脂加强型玻璃离子封闭剂FujiⅡLC氟离子回收能力最强;Fissurit F氟离子回收能力最差。在整个检测时间段内,玻璃离子类封闭剂比其他封闭剂有更高的氟离子释放(P<0.05);4种封闭剂在APF凝胶处理后氟离子释放均有显著性增高(P<0.05)。结论 在6周的短期研究中,玻璃离子为基础的封闭剂Fuji VⅡ和FujiⅡLC与其他封闭剂比较显示了较高的氟离子释放及回收能力。

双室MFC回收尾矿中铁离子的产电性能研究

采用双室微生物燃料电池(MFC)技术对模拟尾矿中的铁离子进行浸出并回收,考察了阴极分别采用模拟浸出液、实际浸出液时反应器的产电性能。结果表明,MFC反应器阴极采用实际浸出液运行时具有较好的产电性能,其峰值电压可达(492.9±14.9) m V,最大功率密度为0.700 3 W/m2,是采用模拟浸出液体系的3.8倍;相应铁离子浸出率、回收率分别为62.6%、90.0%,比模拟体系分别提高了21.6%和51.4%。

用离子交换树脂回收钼酸根离子、钨酸根离子的研究

分别采用静态和动态的方法,对W305-C钨钼吸附专用树脂吸附钨、钼的最佳条件及最大吸附容量进行了深入地研究。采用静态的方法研究的各种条件如pH值等对树脂吸附钨、钼的影响,测定了最适宜的条件及最大静态吸附量;采用动态的方法测定了树脂的吸附容量,研究了流速对钨、钼离子在W305-C树脂上的吸附量的影响,同时也研究了氨水浓度对树脂解吸的影响。结果表明,在pH=3.74,流速为3mL／min树脂对钨的吸附量最大;pH=3,流速为3mL/min时,树脂对钼的吸附量最大。

废旧锂离子电池回收预处理专利综述

对废旧锂离子电池回收预处理技术国内专利进行分析。选择预处理技术涉及的电池安全放电、拆解破碎、集流体与活性物质的分离、污染防治等关键词,并结合国际专利分类(IPC)号,以国家知识产权局专利数据库中1990-2020年的检索结果为样本,分析国内锂离子电池回收预处理技术的专利及变化情况,总结回收预处理技术现状与发展趋势。

氧化焙烧-循环浸出-沉淀法脱除废旧锂离子电池粉末中杂质元素

高效、清洁的回收废旧锂离子电池中有价金属是现在资源循环回收领域的热点,具有重大的经济效益和环保价值。本文提出了一种处理废旧锂离子电池的新方法,主要包括氧化焙烧、循环浸出和净化除杂三个步骤。第一步,在O_(2)环境下对电池粉末进行脱碳处理(700℃,气体流速为240 mL/min,30 min),脱碳率为99%。第二步,以水合肼作为还原剂,在硫酸体系中,进行有价金属的浸出,在最佳条件(0.64 mol/L N_(2)H_(4)·H_(2)O、6mol/L H_(2)SO_(4)、80℃、浸出液液固比5 mL/g、浸出时间120 min)下,锂、镍、钴、锰、铝和铜的浸出率均达90%。然后,以水合肼作为还原剂,通过循环浸出去除浸出液中的铜,得到在最佳条件(0.64 mol/L N_(2)H_(4)·H_(2)O、浸出液液固比6 mL/g、80℃、浸出时间120 min)下,铜的沉淀率为96%,铜被还原成氧化亚铜进入沉淀渣中。第三步,以苯甲酸钠为沉淀剂,选择性沉淀浸出液中的铝,在最佳条件(苯甲酸钠实际与理论加入量之比为2、50℃、反应时间180 min)下,铝的沉淀率为96%,铝以苯甲酸铝的形式进入沉淀渣中,将苯甲酸铝溶于0.5 mol/L的Hcl,可实现苯甲酸的循环利用。

温度敏感聚丙烯酸盐/聚乙二醇互穿网络水凝胶的合成及重金属离子吸收

以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂采用新型两步水溶液聚合法合成出聚丙烯酸盐/聚乙二醇互穿网络(PAA/PEG IPN)水凝胶。对其溶胀性能进行了研究,结果表明,该水凝胶具有正温度敏感性,其LCST为25℃。基于聚丙烯酸盐与金属阳离子的络合作用,将该水凝胶用于重金属离子的回收。采用SEM、FTIR对其结构及表面形貌进行表征。

花状Ni-Fe-LDHs的制备及其循环利用吸附氟离子的性能研究

以氯化镍、氯化铁为原料,尿素作为沉淀剂,采用均相沉淀技术制备了Ni-Fe-复合金属氢氧化物(Ni-Fe-LDHs)吸附剂。采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等方法对Ni-Fe-LDHs的成分和结构进行了分析,并分析了Ni-Fe-LDHs吸附氟离子的性能。结果表明:Ni-Fe-LDHs呈花状形貌,该花状形貌边缘具有典型的LDHs材料层状结构。Ni-Fe-LDHs对氟去除率为98.2%。吸附氟离子后的Ni-Fe-LDHs材料经过400℃焙烧及碱处理后可进行再生并可重复利用。随着循环次数的增加,Ni-Fe-LDHs除氟率虽然降低,但该材料多次循环后,除氟率逐渐趋于稳定,重复利用12次后,其除氟率仍能达80%以上,具有重要的循环利用价值。

Zn^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al构建及其吸附氟离子的性能

以硝酸锌、硝酸铝为原料,尿素为沉淀剂,采用均相沉淀技术,在铝基体表面原位生长Zn^(2+)-Al^(3+)-LDHs薄膜。采用XRD、FT-IR、SEM和EDS等对铝片表面构建的Zn^(2+)-Al^(3+)-LDHs的成分和结构进行分析表征,研究表明,Zn^(2+)-Al^(3+)-LDHs膜均匀生长在铝基体表面,具有典型的LDHs材料的层状结构。研究了Zn^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al在不同焙烧温度条件下吸附氟离子的性能,研究表明,Zn^(2+)-Al^(3+)-LDHs@Al对氟离子的吸附量随着焙烧温度的升高,吸附量逐渐增大,焙烧温度为300℃时吸附量达到最大,氟离子吸附量为0.0156 mg·cm^(-2),氟去除率约98.2%。

007×7强酸型阳离子树脂静态吸附K^+的特性

为了探索离子交换法吸附回收工业废液中的K+,通过001×7强酸型阳离子树脂吸附KCl溶液中K+的实验,考察了不同KCl溶液浓度、操作温度和树脂粒径下K+的静态吸附特性,并用动边界模型描述树脂吸附K+的过程,确定了吸附过程的速度控制步骤,建立了吸附过程的动力学总方程.结果表明,001×7强酸型阳离子树脂吸附K+的过程为颗粒扩散控制;随着吸附时间增加,静态吸附过程呈现快速吸附阶段、缓慢吸附阶段和吸附平衡阶段的3阶段变化特征;溶液初始K+浓度越大,初始阶段吸附速率越大,达到平衡时溶液的浓度越大、单位树脂吸附量越大、溶液吸附率越低;操作温度升高和树脂粒径减小,均有利于吸附过程进行.

沸石离子交换法去除高浓度盐水中钾离子工艺研究

饱和氯化钠水溶液微量杂质钾的去除,对于生产药用盐、电子级烧碱等高纯氯化钠十分重要,文章在高浓度盐水条件下,对斜发沸石去除钾离子的性能进行了研究,考察了模拟移动床离子交换法提纯高浓度盐水的效果,并提出了一套高浓度盐水钾离子去除与回收相结合的工艺。实验结果表明,利用改性斜发沸石处理钾含量为0.60 g/L饱和盐水,可使钾离子浓度降低76.6%,并可使钾离子有较好的回收,达到了预期效果。

电镀废水浓缩分离回收工艺与经济效益分析

该工程设计方案采用超滤、纳滤和反渗透(UF/NF/RO)组合工艺技术,解决了电镀漂洗废水中金属离子的浓缩分离和回用问题,基本消除电镀行业的重金属污染,从而真正意义上实现了电镀行业的清洁生产、节能减排和资源的循环利用。

双极膜电渗析在分离硫酸锂生产酸碱的研究

研究验证了用双极膜电渗析技术在分离锂离子电池正极材料回收过程中的产物Li_(2)SO_(4)溶液并生产高浓度的LiOH和H_(2)SO_(4)溶液的可行性。将1.1 mol/L的Li_(2)SO_(4)溶液转化为2.2 mol/L的LiOH和1.3 mol/L的H_(2)SO_(4)。研究了装置中并联单元组数和溶液流速对回收结果的影响。实验结果表明,Li+回收率能达到92.3%;增加双极膜电渗析装置中并联单元组数,可以使酸室和碱室中溶液浓度增长更快,酸碱溶液的回收效率更高,反应时间变短,能耗降低。5组并联单元的装置将能耗成本降低到3.40 kWh/kg,进而推导出,扩大为100组并联单元时能降低至1.58 kWh/kg;适当增大腔室内溶液流速,能提高反应过程中LiOH溶液浓度,增加Li+的回收率和电流效率;研究表明,将单次Li+回收率控制在80%左右,多次循环分离Li_(2)SO_(4)母液,降低能耗的同时提高产物溶液的纯度。

内蒙古西部干旱地区煤矿反渗透浓盐水的综合利用

内蒙古西部地区气候干旱,煤炭资源丰富,但矿区地下水和矿井水的矿化度普遍偏高,淡水资源严重短缺。矿区水处理厂利用反渗透技术处理大量的高矿化矿井水,尽管该技术能够解决矿区生活用水的问题和提高矿井水综合利用水平,但是反渗透设备持续产生的浓盐水引发了存放和综合利用的新问题。介绍了反渗透浓盐水的各种处理技术及其优缺点,包括排放入海、蒸发池浓缩、零排放技术、离子提取技术等。以内蒙古西部干旱区上海庙矿区的反渗透浓盐水为例,基于矿区浓盐水水质和水量特征、矿区自然条件和太阳池原理,综合评估了浓盐水离子的回收利用可行性和太阳池的应用前景。研究结果表明:矿区反渗透浓盐水中Na^(+)、K^(+)和Mg^(2+)含量与海水和盐湖中对应离子质量浓度低1~2个数量级,提取钠盐、钾盐、氧化镁技术成熟,但经济可行性较低;反渗透浓盐水中Li离子质量浓度尽管高于海水和浓海水,但与工业提取的最低质量浓度(30 mg/L)和盐湖中锂的质量浓度相差30多倍,浓盐水中锂的回收利用需要未来提取技术的提升;矿区浓盐水中铀的质量浓度同样高于海水和浓海水,但与盐湖中铀的质量浓度相差1个数量级。矿区所在的内蒙古西部属于“太阳能资源丰富带”,年总太阳辐射大于6 300 MJ/m^(2),具有建造太阳池的先天优势,反渗透浓盐水也为太阳池提供足够的盐资源,利用反渗透浓盐水建造太阳池能提供非常可观的热能,经济可行性高。

回收磷酸铁锂材料金属元素浸出动力学研究

采用盐酸对回收的磷酸铁锂正极材料中的金属元素进行浸出实验,重点研究了盐酸过量的比例、酸浸的温度、酸浸的时间等对金属元素浸出效果的影响。结果表明,在盐酸过量1.2倍、酸浸温度70℃、搅拌速度200r/min、时间45分钟条件下,金属元素的酸浸出率可以达到98.2%,实现了磷酸铁锂材料中金属元素的有效回收。

聚苯胺-铁氰化铜复合材料的制备与铵离子的选择性回收研究

研究提出了一种利用聚苯胺-铁氰化铜(PANI-CuHCF)电池电极的法拉第反应,从水中选择性地去除并回收NH4^+的方法。制得的PANI-CuHCF电极在NH4Cl中的比电容高达302.3 F/g,对NH4^+的选择性最高。该电极已成功地应用于混合电容器去离子装置中,对NH4^+具有1.1 mmol/g的超高吸附容量,且水中高浓度的Na^+对NH4^+的回收去除无明显影响。在NH4^+、Na^+、Ca^2+和Mg^2+共存的模拟废水中,NH4^+的回收率高达78.3%,明显高于其他阳离子。结果表明,PANI-CuHCF电极可以选择性地回收去除水中的NH4^+。

基于COMSOL的电渗析回收锂离子过程的数值模拟

锂离子电池回收工业成为目前人们研究的热门话题之一。有研究学者将电渗析方法作为湿法冶金回收锂离子过程的一个重要环节,但很少有人用模拟的方法针对该过程进行分析。利用COMSOL Multiphysics软件,针对电渗析方法回收锂离子的过程进行了数值模拟,在忽略阴极和阳极水电解产生气泡的情况下,分析了不同的外加电流、流通方向、中间浓室溶液浓度以及流通速度对锂离子以及不同流通方向对回收速率和离子分布的影响。模拟结果表明,电流、流通速度、中间浓室的溶液浓度增加以及相反的浓室和淡室流通方向都有利于提高锂离子的回收速率。

电镀污水处理方法及工艺研究

在现代工业生产环节中,电镀工艺广泛应用于金属冶炼、加工环节,用于提高进入的耐腐蚀性、耐磨性、导电性以及美观性等。在其生产过程中,排放的污水富含重金属离子以及氰化物等有毒有害物质,如直接排放到外界不仅会造成生态环节的污染,而且会对人体健康造成极大危害,现已成为限制电镀工业发展的重要环节。笔者就常用的电镀污水处理方法和工艺加以研究剖析,以提高重金属离子的回收率,同时提升对水资源的利用率。

低共熔溶剂回收锂离子电池正极材料的研究

废旧锂离子电池不仅造成了严重的资源浪费同时还带来严重的环境污染问题。传统锂离子电池材料回收方法存在高能耗、高成本以及二次污染等不足。本文成功制备出乙二醇/氯化锌低共熔溶剂(DES),利用其对金属氧化物优秀的溶解能力,用于三元锂离子电池正极材料有价金属的回收,并分析了不同氯化锌浓度对低共熔溶剂热物性及其浸取能力的影响,对绿色环保回收三元锂离子电池正极材料提供了新的思路。

废旧高镍三元正极材料在锂-氧气电池中的催化性能研究

采用碱洗煅烧法回收废旧锂离子电池高镍三元正极材料,制备得到含Ni、Co、Mn 3种过渡金属元素氧化物,并用作锂-氧气电池的正极催化剂.根据XRD和XPS结果,回收的高镍三元正极材料与原始材料相比,回收的Spent 811材料表面存在较严重的锂镍混排,具有较厚的氧化镍岩盐相.电化学测试结果显示,基于Spent 811为正极催化剂的锂-氧气电池表现出较大的比容量和良好的循环稳定性.在100 mA·g^(-1)的电流密度下放电比容量可达5307.5 mAh·g^(-1),且在限定容量800 mAh·g^(-1)下可以稳定循环80圈.本文认为回收的Spent 811材料在长循环后形成的氧化镍相与表面缺陷之间的协同作用,大大提升了Spent 811材料的催化活性,促进了放电产物的可逆形成与分解,从而改善锂-氧气电池的循环性能.