Ультразвуковая жидкостная экстракция с применением развитой кавитации в процессах утилизации отработанных литий-ионных аккумуляторов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Схема ультразвуковой кавитационной экстракции использует растворение отработанного материала в глубоком эвтектическом растворителе для съема его с подложки с последующим извлечением ценного элемента методом ультразвуковых жидких мембран. Выполнено детальное описание этого метода для случая применения мощного ультразвука в типичных условиях кавитации, вызванной стоячими ультразвуковыми волнами, когда ее порог заметно превышен и процесс экстракции определяется кавитационными параметрами и ограничениями. Получено выражение для поведения во времени количества экстрагируемого элемента и зависимости этого параметра от величины акустического давления. Найдено пространственное распределение скорости акустического течения, вызванного кавитацией, в одномерном случае.

Об авторах

О. М. Градов

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: lutt.plm@igic.ras.ru
Россия, Москва

И. В. Зиновьева

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: lutt.plm@igic.ras.ru
Россия, Москва

Ю. А. Заходяева

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: lutt.plm@igic.ras.ru
Россия, Москва

А. А. Вошкин

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН

Email: lutt.plm@igic.ras.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Li H., Eksteen, J., Oraby E. Hydrometallurgical recovery of metals from waste printed circuit boards (WPCBs): Current status and perspectives – A review. Resour., Conserv. Recycl. 2018. V. 139. P.2.
  2. Sun Z., Cao H., Xiao Y., Sietsma J., Jin W., Agterhuis H., Yang Y. Toward Sustainability for Recovery of Critical Metals from Electronic Waste: The Hydrochemistry Processes. ACS Sustainable Chem. Eng. 2016. V. 5. № 1. P. 21.
  3. Fedorova M.I., Zakhodyaeva Y.A., Baranchikov A.E., Krenev V.A., Voshkin A.A. Extraction reprocessing of Fe,Ni-containing parts of Ni–MH batteries. Russ. J. Inorg. Chem. 2021. V. 66. P. 266.
  4. Zakhodyaeva Y.A., Izyumova K.V., Solov’eva M.S., Voshkin A.A. Extraction separation of the components of leach liquors of batteries. // Theor. Found. Chem. Eng. 2017. V. 51. P. 883.
  5. Alvial-Hein G., Mahandra H., Ghahreman A. Separation and recovery of cobalt and nickel from end of life products via solvent extraction technique: A review. J. Clean. Prod. 2021. V. 297. P. 126592.
  6. Thompson D.L., Hartley J.M., Lambert S.M., Shiref M., Harper G.D.J., Kendrick E. et al. The importance of design in lithium ion battery recycling – a critical review. Green Chem. 2020. V. 22. P. 7585.
  7. Nitta N., Wu F., Lee J.T., Yushin G. Li-Ion Battery Materials: Present and Future // Materials Today. 2015. V. 18. P. 252.
  8. Harper G., Sommerville R., Kendrick E., Driscoll L., Slater P., Stolkin R. et al. Recycling lithium-ion batteries from electric vehicles // Nature. 2019. V. 575. P. 75.
  9. Xie J., Lu Y.-C.A. Retrospective on Lithium-Ion Batteries // Nat. Commun. 2020. V. 11. P. 2499.
  10. Torkaman R., Asadollahzadeh M., Torab-Mostaedi M., GhanadiMaragheh M. Recovery of cobalt from spent lithium ion batteries by using acidic and basic extractants in solvent extraction process // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 186. P. 318.
  11. Fan E., Li L., Wang Z., Lin J., Huang Y., Yao Y., Chen R., Wu F. Sustainable Recycling Technology for Li-Ion Batteries and Beyond: Challenges and Future Prospects // Chem. Rev. 2020. V.1 20. P. 7020.
  12. Ma Y., Svärd M., Xiao X., Gardner J.M., Olsson R.T., Forsberg K. Precipitation and Crystallization used in the production of metal salts for li-ion battery materials: a review // Metals. 2020. V. 10. P. 1609.
  13. Zhang T., He Y., Ge L., Fu R., Zhang X., Huang, Y. Characteristics of wet and dry crushing methods in the recycling process of spent lithium-ion batteries // J. Power Sources. 2013. V. 240. P. 766.
  14. Chen L., Tang X., Zhang Y., Li L., Zeng Z., Zhang Y. Process for the recovery of cobalt oxalate from spent lithium-ion batteries // Hydrometallurgy. 2011. V. 108. P. 80.
  15. Li J., Shi P., Wang Z., Chen Y., Chang C.-C. A combined recovery process of metals in spent lithium-ion batteries // Chemosphere. 2009. V. 77. P. 1132.
  16. Wang M., Tan Q., Liu L., Li J. Efficient separation of aluminum foil and cathode materials from spent lithium-ion batteries using a low-temperature molten salt // ACS Sustain Chem. Eng. 2019. V. 7. P. 8287.
  17. Zou H., Gratz E., Apelian D., Wang Y.A Novel method to recycle mixed cathode materials for lithium ion batteries // Green Chemistry. 2013. V. 15. P. 1183.
  18. Zeng X., Li J. Innovative application of ionic liquid to separate al and cathode materials from spent high-power lithium-ion batteries // J. Hazard Mater. 2014. V. 271. P. 50.
  19. Gu K., Chang J., Mao X., Zeng H., Qin W., Han J. Efficient separation of cathode materials and al foils from spent lithium batteries with glycerol heating: a green and unconventional way // J. Clean Prod. 2022. V. 369. P. 133270.
  20. Wang H., Liu J., Bai X., Wang S., Yang D., Fu Y., He Y. Separation of the cathode materials from the al foil in spent lithium-ion batteries by cryogenic grinding // Waste Management. 2019. V. 91. P. 89.
  21. Zinov’eva I.V., Fedorov A.Ya., Milevskii N.A., Zakhodyaeva Yu.A., Voshkin A.A. Dissolution of metal oxides in a choline chloride–sulphosalicylic acid deep eutectic solvent // Theor. Found. Chem. Eng. 2021. V. 55. P. 663.
  22. Ijardar S.P., Singh V., Gardas R.L. Revisiting the physicochemical properties and applications of deep eutectic solvents // Molecules. 2022. V. 27. P. 1368.
  23. Gradov O.M., Zinov’eva I. V., Zakhodyaeva Y.A., Voshkin A.A. Modelling of the erosive dissolution of metal oxides in a deep eutectic solvent-choline chloride/sulfosalicylic acid-assisted by ultrasonic cavitation // Metals. 2021. V. 11. P. 1964.
  24. Zinov’eva I. V., Fedorov A.Ya., Milevskii N.A., Zakhodyaeva Yu.A., Voshkin A.A. A deep eutectic solvent based on choline chloride and sulfosalicylic acid: properties and applications // Theor. Found. Chem. Eng. 2021. V. 55. P. 371.
  25. Gradov O.M., Zinov’eva I.V., Zakhodyaeva Yu.A., Voshkin A.A. Kinetics of ultrasonic dissolution of metal oxide powder for different spatial combinations of the cavitation region and eckart acoustic flow // Theor. Found. Chem. Eng. 2023. V. 57. P. 255.
  26. Gradov O.M., Zakhodyaeva Yu.A., Zinov’eva I.V. and Voshkin A.A. Some features of the ultrasonic liquid extraction of metal ions. // Molecules. 2019. V. 24. 3549.
  27. Gradov O.M., Zakhodyaeva Yu.A., Voshkin A.A. Dynamics of mass transfer through the interface between immiscible liquids under the resonance effect of ultrasound // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54. № 6. P. 1148.
  28. Gradov O.M., Zakhodyaeva Yu.A., Zinov’eva I.V., Voshkin A.A. Ultrasonic intensification of mass transfer in organic acid extraction // Processes. 2021. V. 9. P. 15.
  29. Flynn H.G. Physics of Acoustic Cavitations in Liquids // Physical acoustics – Principles and methods. N.Y.: Academic Press, 1964. P. 376.
  30. Gradov O.M., Zakhodyaeva Yu.A., Voshkin A.A. Breakup of immiscible liquids at the interface using high-power acoustic pulses // Chem. Eng. Proc.: Proc. Intens. 2018. V. 131. P. 125.
  31. Voshkin A.A., Gradov O.M. Parametric splitting and transfer of liquid cuts for the intensification of mass exchange in a cylindrical volume // Theor. Found. Chem. Eng. 2017, V. 51. № 3. P. 274.
  32. Розенберг Л.Д. Кавитационная область. Мощные ультразвуковые поля / Под ред. Л.Д. Розенберга, Наука, 1968. С. 221.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».