توصيفگر ها :
ليتيوم , شورابه , استخراج حلالي , حذف تركيبات مزاحم , بهينه‌سازي
چكيده فارسي :
ليتيوم يك فلز از گروه فلزات قليايي، سبك و بسيار واكنش‌پذير است. اين فلز در طبيعت به‌صورت كاني در پوسته زمين و به‌صورت محلول در شورابه‌ها، درياچه‌ها، حوضچه‌هاي آب گرم و آب‌هاي زيرزميني يافت مي‌شود. اين فلز كاربردهاي وسيعي در حوضه‌هاي كاشي و سراميك، انرژي هسته‌اي، دارويي و در سال‌هاي اخير عمده استفاده آن در باتري‌هاست. با توجه به افزايش نياز به ليتيوم، استحصال ليتيوم از شورابه‌ها براي صنايع اهميت پيدا كرد و پژوهش‌ها براي ساده و ارزان‌سازي آن صورت گرفت. در اين پژوهش در اين رابطه با كاهش اثر تركيبات مزاحم، ته‌نشيني ليتيوم توسط آلومينيوم كلريد و استخراج حلالي توسط هگزانول مطالعه انجام شد. حذف يون منيزيم محلول توسط افزودن سديم هيدروكسيد و افزايش pH انجام شد. با افزايش pH منيزيم به‌صورت منيزيم هيدروكسيد رسوب كرد. تأثير pH با روند واكنش همسو بود و افزايش pH موجب شكل‌گيري رسوب شد. در اين مطالعه 11=pH و دماي 40 درجه سلسيوس براي حذف منيزيم، بهينه تشخيص داده‌شد. در اين شرايط 3/99 درصد از يون منيزيم رسوب كرد. حذف يون كلسيم محلول توسط افزودن سديم اگزالات صورت گرفت. با افزودن سديم اگزالات، كلسيم به شكل كلسيم اگزالات رسوب مي‌كند. pH بهينه براي حذف كلسيم نيز 11=pH بود زيرا در اين pH خوراك وارد اين مرحله مي‌شود و 2/98 درصد كلسيم در اين pH جدا شد. براي حذف هر دو يون كلسيم و منيزيم در يك مرحله، 12=pH بهينه بوده و تنظيم pH بر روي عدد 12، بدون افزودن سديم اگزالات هر دو يون را حذف مي‌كند. رساندن pH محلول به 12 باعث حذف 6/99 درصد يون منيزيم و 8/99 درصد كلسيم شد.
پس از حذف دو يون كلسيم و منيزيم از شورابه، ليتيوم از شورابه به كمك آلومينيوم كلريد ته‌نشين شد. آلومينيم كلريد براي واكنش، انتخاب‌پذيري نسبت به ليتيوم دارد. اين واكنش نيز همسو با تغييرات pH بود و با افزايش آن ميزان ته‌نشيني ليتيوم افزايش يافت. pH بهينه در دماي اتاق و با نسبت مولي برابر ليتيوم و آلومينيم، 10=pH انتخاب شد. در اين شرايط 7/76 درصد ليتيوم محلول از آن جدا شد. در اين pH بررسي اثر دما و نسبت مولي آلومينيوم به ليتيوم انجام شد. افزايش دما باعث كاهش ميزان رسوب شد. در دماي 8 درجه سلسيوس 8/78 درصد ليتيوم جداسازي شد كه بيشتر ميزان جداسازي در دماي 25 درجه سلسيوس بود. تأثير افزايش نسبت مولي آلومينيوم به ليتيوم از 1 تا 14، ميزان جداسازي ليتيوم از 8/76 درصد به 9/82 درصد افزايش يافت. در نسبت 21 برابر سبب بازيابي 8/95 درصد ليتيوم شد.
چكيده انگليسي :
Lithium is a light, highly reactive alkali metal. This metal is found naturally in the earth's crust as a mineral and in solution in brines, lakes, hot springs, and groundwater. This metal has extensive applications in ceramics and ceramic manufacturing, nuclear energy, pharmaceuticals, and in recent years, its major use has been in batteries. Given the increasing need for lithium, its extraction from brines has become important for industries, and research has been conducted to simplify and reduce its cost. In this study, the effects of interfering compounds were reduced, lithium was precipitated using aluminum chloride, and solvent extraction was performed using hexanol. Magnesium ion removal from the solution was accomplished by adding sodium hydroxide and increasing the pH. As the pH increased, magnesium precipitated as magnesium hydroxide. The pH effect was consistent with the reaction process, and increasing pH led to precipitation. In this study, a pH of 11 and temperature of 40°C were optimized for magnesium removal. Under these conditions, 99.9% of the magnesium ion precipitated. Calcium ion removal was achieved by adding sodium oxalate. With the addition of sodium oxalate, calcium precipitated as calcium oxalate. The optimum pH for calcium removal was also 11, as the feed entered this stage at this pH, and 98.2% of the calcium separated at this pH. To remove both calcium and magnesium ions in one step, a pH of 12 was optimal, removing both ions without adding sodium oxalate. Adjusting the solution pH to 12 resulted in the removal of 99.6% of magnesium ions and 99.9% of calcium.
After removing the two ions, calcium and magnesium, from the brine, lithium was precipitated from the brine using aluminum chloride. Aluminum chloride is selective for the reaction with lithium. This reaction was also consistent with pH changes, and increasing it improved lithium precipitation. The optimum pH at room temperature and with an equal lithium to aluminum molar ratio was 10. Under these conditions, 77.6% of the lithium in solution was separated. The effects of temperature and aluminum to lithium molar ratio were examined at this pH. Increasing temperature decreased the precipitation amount. A temperature of 8°C separated 78.8% lithium, which was more than at 25°C. Increasing the aluminum to lithium molar ratio from 1 to 14 increased lithium separation from 77.6% to 82.9%. A ratio of 21 recovered 95.8% of the lithium.
