چكيده فارسي :
بيوليچينگ بعنوان يك روش دوستدار م حيط زيست تر، م ي تواند بهعنوان يك روش پايدار و بهينه براي انحلال و سپس بازياب ي فلزات از
باتريهاي مستعمل ليتيوم يون مطرح شود. از طر ف ي باطله پرپيريتي سنگ آهن به عنوان يك منبع ارزان و فراوان از گوگرد م ي تواند در
فرآيند توليد اسيد توسط م يكرواورگانيسم ها مورد استفاده قرار گيرد . در اين پژوهش پس از جمع آور ي و تخليه كامل بار الكتريك ي
باتريهاي مستعمل ليتيوم يون و خارج كردن آند و كاتد از داخل آنها، به كمك تشويه در دماي 450 درجه سانت ي گراد به مدت سه ساعت،
پودر حا وي فلزات تشكيل دهنده كاتد جدا سازي شد. همزمان باكتري هاي مزو فيل )موجود در آزمايشگاه( با استفاده از باطله پرپيريت در
م حيط كشت نوريس و با درصد جامد 15 درصد، در شيكر انكوباتور و دماي 35 درجه سانت ي گراد رشد داده شدند تا زمان ي كه پالپ به
ORP بالاي 600 ميلي ولت برسد. سپس پودر باطري در وزن ه اي مختلف ) 1 ، 4 ، 6 ، 8 ، 10 ....گرم( به ارلن ها اضافه شد و پس از ادامه
شرايط م حيط تا 16 روز، محلول فيلتر شد و براي آناليز ارسال گرديد. به منظور بررس ي تاثير عامل اكسنده، در يكي از آزمايش ها پس از 16
روز نمونه برداري انجام گرفت و سپس به ميزان 7 درصد حجم ي آب اكس يژنه به سيستم اضافه شد. پس از 24 ساعت پالپ فيلتر شده و نمونه
اي براي آناليز تهيه گرديد. همزمان جهت بررس ي انحلال عناصر از پودر باطري توسط اسيد ارگانيك توليد شده، بيوراكتور 25 ليتري هم با
درصد جامد 15 % راه اندازي شد تا اسيدسولفوريك بيولوژيك جهت انجام آزمايشهاي بيشتر و مقايسه دو سيستم تهيه شود. نتايج نشان داده
كه در صورت اضافه كردن پودر باطري به ارلن ها، با افزايش مقدار پودر كاتد ميزان انحلال )بازياب ي عناصر به محلول( كاهش يافته است
بيشترين ميزان بازيابي انحلال در 1گرم پودر كاتد اضافه شده بوده است كه بترتيب 8 / 89 % براي نيكل، 86 % منگنز، 4 / 85 % ليتيوم و 2 / 70 %
كبالت بوده است. نتايج حاصل از انحلال با اسيد بيولوژيكي توليد شده نشان داد كه در حالت كلي غير از يك گرم پودر كاتد به ازاء حجم
اسيد، انحلال شيميايي به كمك اسيد بيولوژيك ي موثر تر بوده است. در واقع روند توليد اسيد بيولوژ يك و استفاده از آن جهت انحلال
عناصرموثر تر م ي باشد. در مورد فلز نيكل مي توان گفت روند خاصي ملاحظه نمي شود و هر دو روش براي انحلال اين فلز پاسخگو م ي
باشد.
چكيده انگليسي :
Bioleaching, as a more environmentally friendly method, can be introduced as a sustainable and efficient approach for the dissolution and subsequent recovery of metals from spent lithium-ion batteries. On the other hand, pyrite tailings from iron ore serve as a cheap and abundant source of sulfur, which can be utilized in the process of acid production by microorganisms. In this research, after fully discharging the spent lithium-ion batteries and removing the anode and cathode, the powder containing the metals of the cathode was separated by roasting at 450°C for three hours. Simultaneously, mesophilic bacteria (available in the laboratory) were cultured using pyrite tailings in Norris medium with a 15% solid percentage in a shaker incubator at 35°C until the pulp reached an ORP above 600 mV. Then, different weights of battery powder (1, 4, 6, 8, 10... grams) were added to Erlenmeyer flasks, and after maintaining environmental conditions for 16 days, the solution was filtered and sent for analysis. To investigate the effect of the oxidizing agent, in one of the experiments, after 16 days of sampling, 7% hydrogen peroxide by volume was added to the system. After 24 hours, the pulp was filtered, and a sample was prepared for analysis. Simultaneously, to study the dissolution of elements from battery powder by organic acid produced, a 25-liter bioreactor with 15% solid percentage was set up to produce biological sulfuric acid for further experiments and comparison between the two systems. The results showed that when battery powder was added to the flasks, increasing the amount of cathode powder resulted in a decrease in dissolution (metal recovery into the solution). The highest dissolution recovery was obtained with 1 gram of added cathode powder, which was 89.8% for nickel, 86% for manganese, 85.4% for lithium, and 70.2% for cobalt. The results of dissolution with the produced biological acid indicated that overall, except for 1 gram of cathode powder per volume of acid, chemical dissolution with the help of biological acid was more effective. In fact, the process of biological acid production and its use for the dissolution of elements proved to be more efficient. Regarding nickel, no particular trend was observed, and both methods were effective in dissolving this metal. The results before and after adding hydrogen peroxide as a strong oxidizing agent showed that this substance had a noticeable effect only on the dissolution of manganese.
