锂离子电池正极废料中有价元素的选择性回收及其动力学模型

以LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2正极片生产废料为原料,用实验室自行研发的有机酸浸取剂IPE-A分离正极片中的铝箔,并对其中的有价元素进行选择性回收.结果表明,浸取剂IPE-A浓度3.5 mol/L、还原剂H_2O_2 4%(Φ)、固液比40 g/L、60℃水浴加热、反应40 min时,Li的浸出率为98.17%,Ni,Co,Mn的浸出率分别达93.45%,94.54%,96.41%,正极废料中铝箔集流体中的Al浸出率仅为2.07%,达到了很好的分离回收效果.采用Avrami方程描述浸取剂IPE-A浸出反应的动力学,浸出Ni,Co,Mn,Li的活化能分别为36.30,36.71,36.47,33.21 kJ/mol,化学反应为浸出过程的控速步骤.     

Cu/Mn/Ce三元氧化物催化剂对甲苯催化燃烧性能的研究

采用浸渍法制备了不同Cu/Mn/Ce摩尔比的铜锰铈三元复合氧化物催化剂。通过XRD、和H_2-TPR对催化剂的晶相结构和晶格氧的移动性进行了表征和分析,采用常压气-固反应装置考察了不同的铜锰铈摩尔比对催化氧化甲苯性能的影响,并讨论了催化剂晶相组成、氧移动性与催化活性的关系。结果显示,铜锰氧化物复合形成的新相Cu1.4Mn1.6O4是具有更高催化活性的中心,Ce O_2的加入提高了Cu_(1.4)Mn_(1.6)O_4分散度,从而增强了催化剂的氧移动性,提高了催化剂的活性和氧化能力。当Cu/Mn/Ce摩尔比为1:1:4时,催化氧化甲苯的活性最佳,T95%为282.6℃,CO_2选择性为100%。     

水热法制备铜锰纳米复合氧化物及选择氧化苯甲醇制苯甲醛

采用水热法制备出一系列铜锰纳米复合氧化物,考察了样品选择催化氧化苯甲醇的性能。结果表明,铜锰摩尔比小于1时产物主要是尖晶石型的Cu1.5Mn1.5O4,大于1时产物主要是Cu0.451Mn0.549O2,等于1时则是二者共存,所有样品均为厚度约10 nm的纳米片。铜含量增加时催化剂的还原温度降低,Cu0.451Mn0.549O2的催化活性比Cu1.5Mn1.5O4好。反应温度300℃,苯甲醇质量空速3.13 h-1时,苯甲醇转化率和苯甲醛选择性分别为94.14%和83.73%。     

选择镧、锂、锰三组份氧化物催化剂最佳配比

用于甲烷氧化偶联制乙烯反应的(钅闲)(La)、锂(Li)、锰(Mn)三组份混合氧化物催化剂,需要找出个最佳配比。本文以La_2O_3、Mn_2O_3这两个有一定反应催化能力的氧化物作交叉比例配成二组份体系。然后在La/Mn为9.8/0.2为最好的La_(1.96)Mn_(0.04)O_3中逐步用Li~+取代La~(3+)。最终获得了La_(1.00)Li_(0.96)Mn_(0.04)O_3复合氧化物为本反应的最佳配比。其碳二(C_2)选择性在70%以上。     

柠檬酸浸出废三元锂电池中有价金属的研究

三元锂离子电池报废量大,处理不当容易造成环境污染,高效回收其中的锂、镍、钴、锰等贵重金属迫在眉睫。采用柠檬酸浸出废电池中的金属,分别探究柠檬酸浓度、反应温度、固液比和反应时间对锂、镍、钴、锰浸出率的影响。得出LiNi_xCo_yMn_zO₂在柠檬酸浓度(1.0 mol/L)、固液比(50 g/L)、80℃下反应150 min,可达到最佳的浸出效果,Li、Ni、Co、Mn浸出率分别为100.00%、95.90%、97.73%、92.44%。研究结果表明：柠檬酸浸出废三元锂离子电池中有价金属是一条试剂使用量少、绿色环保的可行路线。     

锂离子电池正极材料技术研究进展

对锂离子电池正极材料的研究进展进行了概括和评述。对钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂等已商品化材料的技术特点进行了分析。指出已商品化材料的技术改进方向。对新型材料5 V高电压尖晶石锰酸锂、富锂层状氧化物材料{xLi2MnO3·（1-x）Li［Mn1/3Ni1/3Co1/3］O2}的发展前景进行了展望。     

离子筛MnO_2·0.4H_2O的固相法制备及特性研究

以单水氢氧化锂和四氧化三锰为原料,用固相法制备出锂离子筛锰酸锂,改变n(锂)/n(锰)之后,用同样的方法制备出另一物质Li1.33Mn1.67O4,经硝酸洗涤脱锂后制备了锂离子筛MnO2·0.4H2O。测定了酸洗时前驱体的锂洗脱率、锰溶损率,研究了锂离子筛MnO2·0.4H2O的饱和吸附量、稳定性、pH滴定曲线。结果表明,前驱体Li1.33Mn1.67O4经硝酸二次酸洗后,锂洗脱率和锰溶损率分别为62.7%和6.0%。在含0.1 mol/L氢氧化钠和10 mmol/L氯化锂的溶液中,经固相法制备的锂离子筛MnO2·0.4H2O对锂离子的饱和吸附量达到24.6 mg/g,并且具有较好的稳定性,pH滴定曲线表明锂离子筛对锂离子具有很好的选择性。     

不同pH值浸取液对重金属长期浸出行为的影响

本文采用不同pH值的浸取液,研究了水泥胶砂样品中各重金属在浸取液中的长期浸出扩散行为。结果表明:Cd,Mn,As三种元素均未检出;Cu离子在水溶液中,仍然具有较强的浸出性;Cd、Pb、Cr(Ⅵ)的浸出迁移性则随着浸取液酸度的增大而增强;浸泡180d后,各重金属的固化率仍在99%以上,且表面浸出率处于10-5cm.d-1的数量级,说明水泥产品中重金属的迁移是一个长期而缓慢的过程,不会对环境产生危害。     

磷酸体系应用于失效磷酸铁锂电池正极材料回收的研究

以H_3PO_4-H2O_2溶液对除铝后的失效磷酸铁锂电池正极材料进行浸出锂实验,采用ICP-OES测定浸出液中Li+和Fe3+浓度,研究了H2O_2及H_3PO_4加入量、液固质量比(L/S)、反应温度、搅拌转速、反应时间及体系终态pH值对Li浸出率的影响,并对终态pH值为3.5得到的滤渣进行XRD分析,结果表明,Li浸出率随H2O_2及H_3PO_4加入量的增加而增大,但当H2O_2与H_3PO_4用量分别高于1.2倍、1.1倍反应计量时,锂浸出率增速趋缓;随着液固质量比的增大,Li浸出率呈现先增大后减小的趋势;在30~60℃反应温度对Li浸出率影响不明显;Li浸出率随搅拌转速的提高和反应时间的延长而增大,但搅拌转速高于30 r×min~(-1)、反应时间超过3.0 h后Li浸出率变化不明显;体系终态pH为3.5时,锂浸出率为99.21%、铁沉淀率为99.99%,浸出渣为Fe PO_4·2H2O。     

微反应器共沉淀反应制备铜锰催化剂

在Caterpillar微反应器中采用共沉淀法制备了不同铜锰比的共沉淀物,直接焙烧得到铜锰复合氧化物催化剂。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)对沉淀物和催化剂进行了物相和结构分析。结果显示,随着Cu含量的增加,催化剂中Mn³⁺所占比例逐渐下降,表面晶格氧含量呈现先上升后下降的趋势,催化甲苯降解的活性呈现先上升后下降的规律。微反应器中的流动反应特性使得催化剂中的Cu、Mn保持良好分散性,有利于提高催化剂中Mn³⁺含量,此时表面晶格氧成为催化活性的制约因素。     

火焰原子吸收光谱法测定苦瓜中微量元素

用火焰原子吸收光谱法测定了苦瓜中铁、锰、铜微量元素的含量。采用HNO_3-HCl O_4(4V/1V)混酸消解苦瓜,测定了苦瓜中铁、锰、铜微量元素的含量。实验结果显示苦瓜中铁、锰、铜微量元素含量较高,Fe、Mn、Cu含量分别为178.35μg·g~(-1)、42.75μg·g~(-1)、23.90μg·g~(-1)。此方法的元素回收率在97.07%~102.14%之间,相对标准偏差(RSD)在0.00%~0.62%之间,测定结果准确可靠,此方法简便、快捷适于分析测定苦瓜中的微量元素。为苦瓜的食用及开发提供参考依据。     

固-固相化学反应法制备纳米铜锰复合氧化物

以碱式碳酸铜、无水碳酸锰与草酸为原料,采用固-固相化学反应法制备了纳米铜锰复合氧化物前驱物,利用正交设计考察了原料中铜与锰的摩尔比、热分解温度及时间对产物纳米铜锰复合氧化物粒径的影响。研究表明,热分解温度对产物的粒径影响最大。最小粒径产物的制备条件是:原料中铜与锰的摩尔比为 1∶2、热分解温度 400℃、热分解时间 2h。XRD和TEM分析结果表明,产物的主要物相组成为Cu0. 425Mn0. 549O2,属立方晶系,Fd3m空间群,平均粒径为 11 .7~19nm。应用TG-DTA和DSC技术研究了纳米铜锰复合氧化物的热分解过程以及热分解动力学,采用Ozawa积分法和Coats-Redfern积分法得前驱物的热分解机理函数均为G(a) =[ -ln(1-α) ]23。     

Pd(DD)_2/Hβ上苯酚氧化羰基化反应研究

采用微波辅助浸渍法,以Hβ分子筛为载体,合成了负载型席夫碱钯配合物催化剂Pd(DD)2/Hβ(DD为对羟基苯甲醛缩对氨基苯甲酸配体)。采用1H-NMR、XRD、FT-IR、ICP等方法对Pd(DD)2/Hβ进行结构确认,将该配合物用于催化苯酚氧化羰基化制备碳酸二苯酯反应,考察了助催化剂Cu加入量、助催化剂铜钴锰复合氧化物加入量、反应温度、反应时间对DPC产率和选择性的影响。实验结果表明,在反应条件为:铜加入量0.04 g、铜钴锰复合氧化物加入量0.4 g、反应时间8 h、反应温度110℃时,碳酸二苯酯的收率及选择性分别为36.1%和82.2%。     

辉光放电等离子体辅助碱浸铜冶炼烟灰中铜砷分离

采用辉光放电等离子体辅助Na₂S-NaOH浸取体系对铜冶炼烟灰（简称“烟灰”）进行研究,在放电时间10 min、放电功率500 W、放电压强150 Pa、极板间距0.9 cm的条件下,砷的浸出率为92.52%,铜的浸出率为7.76%,实现了砷和铜的有效分离。采用该方法处理后烟灰中的砷从7.11%降到0.45%,铜从2.62%变为2.42%,为烟灰的进一步利用创造了条件。XPS、XRD和重金属形态分析的综合分析结果表明,辉光能将As（Ⅲ）氧化为As（Ⅴ）、Cu（Ⅰ）氧化为Cu（Ⅱ）,且在碱性条件下As（Ⅴ）比As（Ⅲ）更易浸出。因此,辉光放电预氧化有利于砷和铜在碱浸体系中选择性分离。     

酒糟-硫酸浸取锰矿尾矿中锰制备硫酸锰工艺

以酒糟及锰矿尾矿为原料，对酒糟-硫酸直接浸取锰矿尾矿中的锰制备硫酸锰的工艺进行了研究，并用正交实验法对酒糟-硫酸浸锰的工艺条件进行了探讨。结果表明，浓硫酸用量对锰的浸出率影响最大，其最佳工艺条件为：V（酸）：m（矿）=4：5（mL/g），m（尾矿）：m（酒糟）=（15～25）：1，液固质量比为5：1，浸取时间为3—3．5h，浸取温度为80～85℃。按该工艺条件浸取锰矿尾矿中锰，锰的浸出率可达96％以上。采用酒糟-硫酸直接浸取锰矿尾矿中锰的工艺，对资源利用和环境保护具有重要意义。     

超声辅助碱浸铜冶炼烟灰中铜砷分离

采用超声辅助Na₂S-NaOH浸取体系对铜冶炼烟灰进行研究,在NaOH、Na₂S与烟灰质量比0.4：1,液固比20：1,反应温度75℃,反应时间5 min,超声功率80 W,搅拌速率400 r·min^-1条件下,As浸出率为88.81%,Cu浸出率为0.025%,实现了Cu和As的有效分离。采用该方法处理后,与单独碱浸相比,As浸出率提高9.21%,烟灰中As含量由0.85%降至0.58%,Cu含量由2.21%增至2.30%,且As浸出毒性浓度由12.66 mg·L^-1降至2.84 mg·L^-1,为烟灰的资源化利用创造了条件。超声辅助碱浸除砷动力学满足收缩核混合反应控制模型,表观活化能0.114 kJ·mol^-1。XRD、XPS和重金属形态分析结果表明,超声空化作用可使As（Ⅲ）氧化为As（Ⅴ）,有利于As浸出,故超声过程强化有利于Cu和As在碱浸体系中的选择性分离。     

锰酸锂电池正极材料高温包覆改性研究

对尖晶石Li Mn2O4材料进行表面修饰能够在一定程度上减少电极材料和电解液的直接接触,抑制锰元素溶解。通过Pechini法制备了不同包覆量(1、1. 5和2 wt%)的锂镧锆氧固态电解质/锰酸锂复合材料。当包覆量为1. 5 wt%时,复合正极材料首次放电容量达到112. 5 m Ah/g,在55℃、0. 5 C循环100次后容量损失率仅为8. 6%。尖晶石晶粒表面形成了独特的网络状包覆层,减少了活性物质和有机电解液之间的直接接触却不影响锂离子扩散,显著提升了锰酸锂的高温电化学性能。     

铜锰复合氧化物催化剂上甲苯的催化燃烧

采用碳酸盐共沉淀法在全范围内制备了一系列具有高比表面积的铜锰互相掺杂的复合氧化物,通过调变铜锰摩尔比考察了其在甲苯催化燃烧反应中的表现。铜锰复合氧化物催化剂,尤其是掺杂低浓度铜的氧化锰,在甲苯催化燃烧中表现出了超越单组分氧化物的性能。随掺杂量的变化,反应活性呈现火山状的趋势。XRD、H₂-TPR、XPS及BET等表征结果显示氧化物粒子的结晶度及分散度、催化剂的可还原性、表面氧浓度、催化剂的比表面积等诸多因素均对催化活性产生了一定的影响,然而复合氧化物催化性能上升的根本原因在于铜物种和锰物种之间存在的较强的相互协同作用。     

Cu-Mn氧化物催化N_2O直接分解性能

分别以Cu(NO_3)_2·3H_2O和50%Mn(NO_3)_2水溶液为铜源和锰源,K_2CO_3为沉淀剂,采用沉淀法和共沉淀法制备单一Cu、Mn氧化物催化剂和Cu-Mn-O复合氧化物催化剂,用于催化N_2O直接分解反应,并利用N_2物理吸附-脱附、XRD、FT-IR和TPR等进行表征。结果表明,单一Cu和Mn氧化物分别以体相CuO和Mn2O_3物相形式存在,Cu-Mn-O复合氧化物中除形成CuMn_2O_4尖晶石物相外,还有一定量小晶粒CuO,较单一氧化物具有更加优异的还原性能,表现出较高的催化N_2O直接分解活性。在空速10 000 h~(-1)和N_2O体积分数0.1%条件下,Cu-Mn-O复合氧化物催化剂可在440℃催化N_2O完全分解,分别较单一Cu和Mn氧化物催化剂降低了40℃和60℃。     

废旧锌锰干电池中锰的回收条件研究

测定了废旧碱性锌锰干电池的组成,探索了焙烧碳粉在硝酸、双氧水体系中的酸解行为,分析了硝酸用量、双氧水用量、反应温度和反应时间对碳粉中金属Zn和Mn浸取率的影响,并通过滴加碳酸钠,高温分解碳酸锰粉末制备二氧化锰。结果表明:①最佳酸解反应条件为,取焙烧碳粉5.40 g,加入20 mL HNO3(1∶1),40 mL H2O2(3%),60℃下反应1 h,锌的浸取率可达91.7%,锰的浸取率可达98.3%;②减压过滤,滤液逐滴滴加过量0.5 mol/L的Na2CO3溶液制得碳酸锰,碳酸锰在350℃分解12 min,得二氧化锰3.77 g,锰的回收率为93.2%。该方法简单易行,对设备要求不高,锰的回收效率较高,该研究将为回收利用废旧碱性锌锰电池中金属锰提供一定理论依据。