Separation of lithium from brines
Tuzlu sulardan lityum ayrıştırılması
- Tez No: 383058
- Danışmanlar: PROF. DR. H. ONDER OZBELGE, DOÇ. DR. YUSUF ULUDAĞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 208
Özet
Lityum, otomotiv ve elektonik endüstrisi içerisinde uzun ömürlü, şarj edilebilir pillerde oldukça fazla kullanım alanı bulan değerli ve gelecek vaadeden bir metaldir. Dünya lityum reservlerinin kısıtlı olması, lityum ayrıştırma ve saflaştırma işlemlerinde mümkün olan en verimli yöntemin kullanılmasını gerektirmektedir. Bu çalışmanın amacı, sentezlenen çeşitli malzemeler kullanılarak sıvı-sıvı özütlemesi ve adsorpsiyon yöntemleri ile lityum ayrıştırma işlemlerinin verimini artırmaktır. Sıvı-sıvı özütlemesi yönteminde N-alkil formamitler (hekzil formamit, oktil formamit, dibutil formamit, dihekzil formamit) sentezlenmiş ve lityum ayrıştırma performansları hesaplanmıştır. Hekzil formamit, seyreltik LiCl çözeltileri için 25 oC'de 0.14 değeri ile literatürde tek bir çözücü için bahsedilen en yüksek dağılım katsayısını vermiştir. Adsorpsiyon yönteminde, lityum mangan oksitler (LiMnO) katı-katı ve hidrotermal reaksiyon yöntemleri ile farklı sıcaklık ve Li/Mn mol oranlarında sentezlenmiştir. En yüksek kapasite değerini veren adsorbentin performansı farklı pH, lityum ve rakip iyon (Na, K, Mg) derişimlerinde karakterize edilmiştir. LiMnO adsorbentlerin kapasite değeri seyreltik lityum klorür çözeltileri için pH:10.2'de ve sodyum, potasyum, magnezyum gibi rakip iyonlar varlığında, lityuma karşı yüksek selektivite ile 22.8 mg Li/g olarak bulunmuştur. Lityum mangan oksit parçaçıkları poli(stiren-maleik anhidrit-glisidil metakrilat) (PSMA) içine emdirilerek mikron boyutundan milimetre boyutunda boncuklara çevrilmiş ve adsorpsiyon kolonunda kullanılmıştır. PSMA ilk defa bu çalışmada boncuk sentezinde kullanılmış, şişme ve kendi kendine çapraz bağlanma özellikleri ile önceki benzerlerinden üstün sonuçlar vermiştir. Yapay tuzlu su, Çamaltı konsantre deniz suyu ve Bigadiç bor kili özütü ile yapılan deneyler sonucunda PSMA-LiMnO boncukları ile doldurulmuş kolonun performansı ölçülmüştür. Tuzlu sular içerisinde bulunan lityum konsantrasyonu 0.43 ppm'den 1675.6 ppm'e kadar çıkartılmış ve rakip iyonların konsantrasyonu kayda değer biçimde düşürülmüştür. Kolon ürünü çözelti LiMnO ile direk muamele edildiğinde 3200 ppm Li derişimine ulaşılmıştır. Bu değer lityum pil endüstrisinde hammadde olarak kullanılan Li2CO3 üretimi için gerekli minimum konsatrasyon değerinin üzerindedir. PSMA-LiMnO boncukları kullanılarak uygulanan adsorpsiyon tekniği, tuzlu sulardan endüstriyel lityum ayrıştırma yöntemleri arasına girmeye aday, umut vaadeden bir metot olarak değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Lithium is one of the valuable and promising metals having extensive potential use in long lasting rechargeable batteries in automotive and electronics industry. Regarding scarcity of world lithium reserves, the most efficient method must be utilized in lithium separation and purification process. The scope of this study is to increase the efficiency of lithium separation by liquid-liquid extraction and adsorption methods with various materials synthesized throughout the study. In liquid-liquid extraction method, N-alkyl formamides (hexyl formamide, octyl formamide, dibutyl formamide, dihexyl formamide) were synthesized and lithium separation performances were evaluated. Hexyl formamide was found to have a distribution coefficient of 0.14 for LiCl in dilute concentrations at 25 oC which is the largest value cited in the literature for a single solvent so far. In adsorption method, lithium manganese oxides (LiMnO) were synthesized with solid-solid and hydrothermal reaction procedures under different temperature and Li/Mn ratios. The performance of the adsorbent with the highest capacity value was characterized at different pH, lithium and foreign ion (Na, K, Mg) concentrations. It was found out that, LiMnO adsorbent has a capacity value of 22.8 mg Li/g adsorbent at pH:10.2 in dilute lithium chloride solutions with a very high selectivity towards foreign ions such as sodium, potassium and magnesium. In order to employ LiMnO adsorbents in an adsorption column, micron sized particles were impregnated into millimeter sized beads made of poly(styrene-maleic anhydride-glycidyl methacrylate) (PSMA) by precipitation method. PSMA has been utilized in bead formation process for the first time in this study and gave superior results compared to previous analogs in terms of its swelling and self-crosslinking ability. The column performance filled with PSMA-LiMnO beads were evaluated with artificial brine, concentrated brine taken from Çamaltı Salina (İzmir) and boron clay extract taken from Bigadiç. The lithium concentration in brines was increased from 0.43 ppm to 1675.6 ppm while reducing the foreign ion concentrations significantly in adsorption column. The post treatment of the column product with LiMnO resulted in a solution with 3200 ppm Li. That concentration is above the required minimum concentration for Li2CO3 production, which is the raw material for lithium battery industry. The adsorption method, utilizing new PSMA-LiMnO beads in a column was found as a promising candidate for practical use in conventional separation of lithium from brines.
Benzer Tezler
- Tuz Gölü'nden solvent ekstraksiyonuyla lityum eldesi
Solvent extraction of lithium from Tuz Lake
MERVE ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ŞEREF SÖNMEZ
- Lithium extraction from geothermal brine by adsorption method with electrolytic γ-MnO2 sorbent
Jeotermal tuzlu sudan adsorpsiyon yöntemi kullanılarak elektrolitik γ-MnO2 adsorbanı ile lityum ayrıştırılması
SEYRA TOPRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA MUAMMER DEMİR
PROF. DR. ALPER BABA
- Kırşehir bölgesi nefelinli siyenit kayaçlarından lityum kazanımının araştırılması
Başlık çevirisi yok
ZEYNEP ÜÇERLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ GÜNEY
- Atık lityum iyon pil katot malzemesinin anyonik yüzey aktif madde kullanarak akım toplayıcıdan ayrılması
Separation of waste lithium-ion battery cathode material from current collector using anionic surfactant
MUHAMMED EMİN ŞEYİB
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN TEMÜR
- Li2O - ZnO - Al2O3 camlarının kontrollü kristalizasyonu ve cam seramiklerin karakterizasyonu
The Controlled crystallization of Li2O - ZnO - Al2O3 - SiO2 glasses and the characterization of glass ceramics
ENGİN MAYTALMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM DEMİRKESEN