Geri Dön

Cep telefonu pillerinin asidik ortamda çözündürülerek metal miktarlarının tespiti ve hidroksitleri şeklinde çöktürülmesi

Determination of the amount of metals in cell phone batteries by dissolving in acidic conditions and their precipitation as hyroxides

  1. Tez No: 166531
  2. Yazar: BEGÜM ERÖZTÜRK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMAİL TORÖZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2005
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 114

Özet

CEP TELEFONU PİLLERİNİN ASİDİK ORTAMDA ÇÖZÜNDÜRÜLEREK METAL MİKTARLARININ TESPİTİ VE HİDROKSİTLERİ ŞEKLİNDE ÇÖKTÜRÜLMESİ ÖZET Dünyada ve paralel olarak Türkiye'de kullanımı giderek yaygın hale gelen cep telefonlarında bulunan pillerin kullanım ömürlerim doldurduktan sonra atılmaları, kontrolü gereken yeni bir çevre sorununu da beraberinde getirmiştir. Cep telefonlarında kullanılan pillerin içeriğinde ağır metaller bulunmaktadır. Bu pillerin, dolayısıyla içerdikleri ağır metallerin evsel atıklarla birlikte gelişi güzel bir şekilde çöpe atılmaları, tehlikeli atık birikimine yol açmakta, bu da insan sağlığı ve çevre açısından önemli bir tehdit oluşturmaktadır. Bu çalışmada, cep telefonlarında en çok kullanılan NiMH, Li-iyon ve Li-polimer pilleri seçilerek, belirli asidik şartlarda çözündürülmeleri halinde ortaya çıkacak ağır metal miktarları belirlenmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde, çalışmanın anlam ve önemi ile amaç ve kapsamı hakkında bilgi verilmiştir. İkinci bölümde ise, piller genel olarak incelenmiş ve deneysel çalışmada kullanılacak pil türleriyle ilgili detaylı bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde, atık cep telefonu pillerinin içerdiği ağır metallerin çevreye ve insan sağlığına zararları ortaya konmaya çalışılmış ve atık piller için uygun bertaraf yöntemleri açıklanmıştır. Atık pillerin geri kazammıyla ilgili istatistiki değerler verilerek, atık pillerin Avrupa'daki ve Dünyadaki durumu incelenmiş, ayrıca, AB'ye uyum çerçevesinde yayınlanan“Atık Pil ve Akümülatörlerin Kontrolü Yönetmeliği”nde yer alan atık piller konusu irdelenmiştir. Çalışmanın deneysel kısmı dördüncü bölümde verilmiştir. Bu bölümde, deneysel çalışmaların başlatılması için atık pil grubunun seçiminin nasıl yapıldığı ve çalışmaların hangi aşamalarda gerçekleştirildiği açıklanmıştır. Deneysel çalışmalar için seçilen cep telefonu pilleri çeşitli aletler yardımıyla parçalanarak, hassas terazide tartılmak suretiyle uygulamaya hazır hale getirilmiştir. Parçalanan NiMH, Li-iyon ve Li-polimer pilleri asit çözeltisinde bekletildikten sonra, adi filtre ile süzülmüş ve gerekli seyreltme işlemleri yapılarak alevli atomik absorbsiyon spektrofotometresi (AAS) kullanılarak metal konsantrasyonları ölçülmüştür. Bu aşamada incelenen 10 adet pil aynı asidik ortam ve 21 günlük bekletme süresi sonunda çözelti fazına geçen Ni, Li, Co, Pb, Cu, Zn ve Fe iyonlarının miktarları belirlenmiş ve bu iyonların pH 6-8 aralığında çöktürme verimleri bulunmuştur. Benzer çalışmalar sadece Li-iyon pilleri kullanılarak ve farklı bekletme süreleri seçilerek tekrarlanmış, elde edilen çözeltilerde Ni, Li ve Co miktarları belirlenmiş, bu iyonların pH 6-8 aralığında çöktürme verimleri incelenmiştir. ixDeneysel çalışmalardan elde edilen verilerin değerlendirilmesi ise beşinci bölümde yapılmıştır. NiMH, Li-iyon ve Li-polimer pilleriyle yapılan deneylerde elde edilen verilerden, NiMH pillerinde çözünen Ni miktarının 29-45 g/kg-pil, Li miktarının 0,32-1,37 g/kg-pil olduğu, Li pillerinde ise bu değerlerin Ni için 0,25-3,48 g/kg-pil, Li için 10-22,5 g/kg-pil olduğu bulunmuştur. Co değerleri ise, NiMH pillerinde 7-11 g/kg-pil, Li pillerinde ise (1 numune hariç) 104-156 g/kg-pil bulunmuştur. Cu, Fe, Zn ve Pb iyonlarının çözünen miktarlarında ise bir homojenlik olmadığı görülmüş, pil türlerinden bağımsız olarak farklı konsantrasyonlarda çözünen miktarlar elde edilmiştir. Çöktürme deneylerinde pH 8 'de Ni iyonlarında % 87, Li iyonlarında % 10, Co iyonlarında % 85 ortalama verimler elde edilmiştir. Sadece Li-iyon pilleriyle yapılan deneylerde ise 24 günlük maksimum çözme süresi sonunda elde edilen Ni miktarının 0,6-6,7 g/kg, Li miktarının 19-29 g/kg, Co miktarının 250-366 g/kg aralığında olduğu tespit edilmiştir. Bu iyonlar için pH 8'de Ni iyonlarında ortalama % 76, Li iyonlarında ortalama % 18, Co iyonlarında ise ortalama % 93 verim elde edilmiştir. Bu bölümde ayrıca, yukarıda belirtilen çalışmalarda elde edilen veriler ve 1 yılda Türkiye'de atılan tahmini cep telefonu pili sayısı kullanılarak ortaya çıkabilecek ağır metal miktarlarının hesabı yapılmış ve geri kazanımın önemi vurgulanmıştır. Çalışmanın altıncı bölümünde, deneysel çalışmalardan ve tahmini hesaplamalardan elde edilen sonuçlar açıklanmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda ülkemizde kullanılan cep telefonu sayısına bağlı olarak bir geri kazanım tesisinde geri kazanılabilecek metal miktarları, NiMH, Li iyon, Li polimer pilleri için ayrı ayrı hesaplanmıştır. Buna göre, geri kazanılabilecek metal miktarları; NiMH pillerinde Ni iyonu için yaklaşık 4,5 ton/yıl. Li-iyon pillerinde Li iyonu için ise yaklaşık 168 kg/yıl olarak hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

DETERMINATION OF THE AMOUNT OF METALS IN CELL PHONE BATTERIES BY DISSOLVING IN ACIDIC CONDITIONS AND THEIR PRECIPITATION AS HYDROXIDES SUMMARY The cell phones, which are being widely used in the world and parallel to this in Turkey, are thrown away once their service life is over and this causes a new environmental problem, that needs to be taken under control. There exists heavy metals in the content of cell phone batteries. The cell phone batteries', and accordingly the heavy metals that are contained in this cells, are thrown away with house hold wastes at random, which causes hazardous waste accumulation, and this became an important threat for human health and for the environment. In this project, the amount of heavy metals that will arise are determined, in the case of NiMH, Li-ion and Li-polymer batteries are sellected in order to dissolve in specific acidic conditions. In the first section of this project, some piece of information about the mean and the importance of the project and the aim and contents of the project are given. In the second part,the batteries are examined in general and detailed information is given about the batteries that are used in the experimental work. The third section is about, the hazards of spent cell phone batteries to the human health and the environment and the appropriate disposal methods for the spent batteries. The statistical informations about recycling of spent batteries in Europe are given and the condition of spent battereies in Europe and in the World are examined, and also the subject of spent batteries in“Atık Pillerin ve Akümülatörlerin Kontrolü Yönetmeliği”, which is published according to adaptation to European Union, is concidered at length. The experimental part starts in the fourth section of the project. In this section, it is explained that how are the groups of spent batteries are sellected in order to begin to the experimental studies and in which steps are the studies done. For the experimental work, the sellected spent cell phone batteries are broken into pieces by the help of various tools, and they became suitable for the application when they are weighed in the sensitive scale. After the NiMH, Li-ion, Li-polymer batteries, that are broken into pieces, are waited in the acidic solution, they are filtered by an ordinary filter paper and by doing some dilution processes, the metal concentrations are measured by using flaming atomic absorption spectrofotometer (AAS). For 10 different batteries, which are examined in this stage, the amount of Ni, Li, Co, Cu, Fe, Zn and Pb ions, which passed to the solution phase, are determined at the end XIof 21 days period of waiting in the acid solution, and these ions' precipitation efficiency are found at the interval of pH 6-8. Similar work is repeated, by choosing different waiting periods, for only Li-ion batteries and the amount of Ni, Li and Co ions are determined and also between pH 6-8 the precipitation efficiencies are analyzed for these ions. Evaluation of the datas, that are obtained from the experimental work, are given in the fifth stage. According to this; it's found that in NiMH batteries the amount of dissolved Ni is between 29-44 g/kg-battery, the amount of Li is between 0,32-1,37 g/kg-battery, from the datas obtained in the experiments which are done by using NiMH, Li-ion and Li-polymer batteries. In Li batteries these values are found between 0,25-2,5 g/kg-battery for Ni, and 1 0-22,5 g/kg-battery for Li. Co values that are found for NiMH batteries are between 7-1 1 g/kg-battery, and for Li batteries they are between 104-156 g/kg- battery (except for one sample). However, it's seen that there is not any homogenety between the amounts of dissolved Cu, Fe, Zn and Pb ions and also the amounts, which dissolved in different concentrations independent from the battery types are obtained. In precipitation experiments at pH 8 obtained datas are approximately % 87 for Ni ions, % 10 for Li ions, % 85 for Co ions. In the experiments, which Li-ion batteries are used only, the amount of Ni is 0,6-6,7 g/kg, the amount of Li is 19-29 g/kg and the amount of Co is 250-366 g/kg for Li-ion batteries at the end of the maximum dissolving period that is 24 days. In the precipitation experiments, that are made at pH 8, for Ni ions % 76, for Li ions % 18, for Co ions % 93 approximate efficiencies are obtained. In addition to all these, according to the obtained datas, which are mentioned above, the amount of heavy metals that arised is calculated by estimating the amount of spent cell phone batteries in Turkey in one year and the importance of recycling is stressed in this section. At the final section of this project, the results are explained which are obtained from the experimental works and estimated calculations. As a result of the experimental work, the amount of metals, which can be recovered in a recycling plant according to the number of cell phone batteries that are used in Turkey, are calculated separetly for NiMH, Li-ion and Li-polymer batteries. Accordingly, the amount calculated for Ni that can be recovered from NiMH batteries is aproximately 4,5 ton/year, and the amount calculated for Li that can be recovered from Li-ion batteries is aproximately 1 68 kg/year. xn

Benzer Tezler

  1. Tez No

    335625

    First-principles investigation of graphitic nanostructures

    Grafen tabanlı nanoyapıların ilk-prensip hesaplar ile incelenmesi

    HÜSEYİN ŞENER ŞEN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Bölümü

    PROF. DR. OĞUZ GÜLSEREN

  2. Tez No

    392613

    Investigation of anode properties and battery performances of metal mixed graphites for lithium ion batteries

    Lityum iyon pillerde metal ile katkılandırılmış grafitlerin anot özelliklerinin ve pil performanslarının incelenmesi

    HANDAN BAKALCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ

  3. Tez No

    457578

    Lityum iyon piller için nano ölçekli spinel yapılı katot materyallerinin sentezi

    Synthesis of nano scaled spinel structured cathode materials for lithium ion batteries

    EMRAH BULUT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    EnerjiSakarya Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MAHMUT ÖZACAR

  4. Tez No

    888734

    Kullanılmış lityum-iyon pil katot malzemesindeki değerli metallerin okzalik asit çözeltisindeki liç kinetiğinin incelenmesi

    Investigation of leaching kinetics of valuable metals in spent lithium-ion battery cathode material in oxalic acid solution

    SAFİYE TANRIVERDİ TERZİOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDAT İLHAN

  5. Tez No

    791569

    Mobıle phone prıvacy & securıty android ınjection vulnerabilities

    Cep telefonu gizliliği ve güvenliği android enjeksiyon güvenlik açıkları

    SLEIMAN ALFAIHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBahçeşehir Üniversitesi

    Siber Güvenlik Ana Bilim Dalı

    Assoc. Prof. AHMET NACİ ÜNAL

Geri Dön