废旧锂离子电池正极材料对水中重金属的吸附性能研究
发布时间：2020-12-02 11:49
随着动力电池市场的快速发展,世界范围内废旧锂离子电池数量激增,对废旧锂离子电池的回收利用及处理处置问题受到人们的广泛关注。本研究基于废旧锂离子电池来源广泛,其正极材料具有比表面积大、含金属氧化物功能集团等适宜吸附水体重金属离子的特征,回收并预处理废旧锂离子电池,开展了一系列废旧锂离子电池正极材料用于吸附水体重金属Cu2+、Pb2+、Cd2+和Zn2+的试验,并探讨了吸附机理。试验选用废旧磷酸铁锂离子电池（Spent lithium iron phosphate,SLFP）、废旧锰酸锂离子电池（Spend lithium manganate,SLMO）,彻底放电后拆解,得到的正极材料作为重金属吸附剂,并选用商品化的磷酸铁锂电池（Lithium iron phosphate,LFP）、锰酸锂电池（Lithium manganate,LMO）正极材料作为参照,分析了废旧锂离子电池正极吸附材料对Cu2+、Pb2+、Cd2+和Zn2+的金属离子吸附效果;考察了初始浓度、反应时间、温度、共存离子等因素对重金属离子吸附的影响;采用SEM、BET、XRD、Raman等表征手段对吸附前后的LFP、SLF...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１锂离子电池正极材料结构：（ａ）?ＬＦＰ，?（ｂ）?ＬＭ０［５２］??１．４．２
２．?３．?２吸附试验ｐＨ的确定??溶液的ｐＨ是影响重金属吸附效果的重要因素之一，重金属在不同的ｐＨ条件下表现??出不同的形态和存在形式［６１］。ｐＨ对重金属Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｚｎ形态分布的影响见图２．２所??示［６２］。本试验中从废旧磷酸铁锂、锰酸锂电池中得到的重金属吸附材料也受ｐＨ的影响，??在强酸或强碱条件下，可能会发生正极材料ＬＦＰ、ＬＭＯ的载体（铝箱）的溶解，以及??ＬＦＰ、ＬＭＯ中Ｌｉ＋的脱嵌等反应［６３］。综合上述条件，本试验设置ｐＨ＝６±０．２，试验过程中??通过滴加〇．〇ｌｍｏｌ／Ｌ的ＨＣ１和ＮａＯＨ调节ｐＨ。??－１４－??
????第３章ＬＦＰ，?ＳＬＦＰ吸附剂对重金属的吸附性能与机理分析??３．?１吸附剂的表征及吸附机理分析??３．?１．１扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析??扫描电镜是用于观察和分析试验样品微观形态特征的表征手段，能够为研究ＬＦＰ、??ＳＬＦＰ的表面特性提供依据。图３．１和图３．２分别是ＬＦＰ、ＳＬＦＰ吸附Ｐｂ２＋前后的扫描电??镜图，放大倍数为２００００倍。ＳＥＭ结果显示，吸附剂的表面不规则且不光滑，说明吸附??剂具有较大的比表面积，可以与重金属离子有较大的接触面积，能够提供一定的吸附点??位，这是吸附剂具有良好吸附能力的必要条件［５４］。与吸附剂吸附Ｐｂ２＋前的ＳＥＭ图像相??比，吸附后扫描电镜图像的吸附剂表面覆盖了一些细小的颗粒物，这是由于ＬＦＰ、ＳＬＦＰ??与重金属Ｐｂ２＋发生了表面的物理吸附［６４１。此外吸附后表面形成的微团可能是ＬＦＰ中的??Ｆｅ－０与Ｐｂ２＋发生了一系列复杂的化学反应［６５］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂电池磷酸铁锂正极材料的结构与性能相关性的研究进展[J]. 胡江涛,郑家新,潘锋. 物理化学学报. 2019(04)
[2]微米级SPS微球的制备及对Pb2+的快速吸附[J]. 杨小翠,龚斌,彭尧天,肖凯军. 现代食品科技. 2019(04)
[3]锂离子电池在电动车上的应用前景[J]. 吕佳歆,张翠萍. 化工时刊. 2019(03)
[4]短乳杆菌对Cr3+的吸附及动力学和热力学拟合[J]. 代启虎,李冉,葛俊苗,张雯,李柏林,欧杰. 环境化学. 2019(03)
[5]沋河水体重金属含量分析与健康风险评价[J]. 权轻舟. 干旱区资源与环境. 2019(05)
[6]中国锂离子电池产业发展现状及市场发展趋势[J]. 刘彦龙. 电源技术. 2019(02)
[7]水体的重金属污染与防治[J]. 高东. 化工管理. 2019(04)
[8]水体重金属污染现状及治理技术[J]. 陆海,彭琼. 当代化工研究. 2019(01)
[9]废旧锂离子电池金属离子回收技术综述[J]. 王斌,梁精龙,李慧,杨宇,郑天新. 电源技术. 2019(01)
[10]重金属废水污染及治理技术应用探讨[J]. 王鹏,徐亚平. 环境与发展. 2018(12)
博士论文
[1]FeMnMg-LDH的制备及其对环境铅镉污染的钝化效应研究[D]. 周宏光.西南大学 2017
[2]废旧锂离子电池正极材料回收再利用研究[D]. 姚路.河南师范大学 2016
[3]废旧碱性锌锰电池和废旧锂离子电池资源化研究[D]. 杨理.河南师范大学 2016
硕士论文
[1]甘蔗渣生物吸附剂的改性制备及其对水体重金属的吸附行为研究[D]. 王苏女.华南理工大学 2018
[2]氧化石墨烯/凹凸棒复合吸附剂的制备及对水中Pb(Ⅱ)的吸附研究[D]. 程霞兵.兰州交通大学 2017
[3]废旧LiFePO4锂离子电池中有价金属的回收技术研究[D]. 李欢.福州大学 2016
[4]磷酸铁锂正极材料的制备与改性研究[D]. 郭辉.齐鲁工业大学 2016
[5]复合MnO2-Fe3O4吸附水中重金属及其循环利用的研究[D]. 张景.上海大学 2016
[6]二氧化锰和四氧化三铁对碳纳米管的改性及其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附研究[D]. 罗超.兰州大学 2014
[7]尖晶石型锰酸锂的合成与性能研究[D]. 郭利萍.河南师范大学 2011
本文编号：2895255
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１锂离子电池正极材料结构：（ａ）?ＬＦＰ，?（ｂ）?ＬＭ０［５２］??１．４．２
２．?３．?２吸附试验ｐＨ的确定??溶液的ｐＨ是影响重金属吸附效果的重要因素之一，重金属在不同的ｐＨ条件下表现??出不同的形态和存在形式［６１］。ｐＨ对重金属Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｚｎ形态分布的影响见图２．２所??示［６２］。本试验中从废旧磷酸铁锂、锰酸锂电池中得到的重金属吸附材料也受ｐＨ的影响，??在强酸或强碱条件下，可能会发生正极材料ＬＦＰ、ＬＭＯ的载体（铝箱）的溶解，以及??ＬＦＰ、ＬＭＯ中Ｌｉ＋的脱嵌等反应［６３］。综合上述条件，本试验设置ｐＨ＝６±０．２，试验过程中??通过滴加〇．〇ｌｍｏｌ／Ｌ的ＨＣ１和ＮａＯＨ调节ｐＨ。??－１４－??
????第３章ＬＦＰ，?ＳＬＦＰ吸附剂对重金属的吸附性能与机理分析??３．?１吸附剂的表征及吸附机理分析??３．?１．１扫描电子显微镜（ＳＥＭ）分析??扫描电镜是用于观察和分析试验样品微观形态特征的表征手段，能够为研究ＬＦＰ、??ＳＬＦＰ的表面特性提供依据。图３．１和图３．２分别是ＬＦＰ、ＳＬＦＰ吸附Ｐｂ２＋前后的扫描电??镜图，放大倍数为２００００倍。ＳＥＭ结果显示，吸附剂的表面不规则且不光滑，说明吸附??剂具有较大的比表面积，可以与重金属离子有较大的接触面积，能够提供一定的吸附点??位，这是吸附剂具有良好吸附能力的必要条件［５４］。与吸附剂吸附Ｐｂ２＋前的ＳＥＭ图像相??比，吸附后扫描电镜图像的吸附剂表面覆盖了一些细小的颗粒物，这是由于ＬＦＰ、ＳＬＦＰ??与重金属Ｐｂ２＋发生了表面的物理吸附［６４１。此外吸附后表面形成的微团可能是ＬＦＰ中的??Ｆｅ－０与Ｐｂ２＋发生了一系列复杂的化学反应［６５］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂电池磷酸铁锂正极材料的结构与性能相关性的研究进展[J]. 胡江涛,郑家新,潘锋. 物理化学学报. 2019(04)
[2]微米级SPS微球的制备及对Pb2+的快速吸附[J]. 杨小翠,龚斌,彭尧天,肖凯军. 现代食品科技. 2019(04)
[3]锂离子电池在电动车上的应用前景[J]. 吕佳歆,张翠萍. 化工时刊. 2019(03)
[4]短乳杆菌对Cr3+的吸附及动力学和热力学拟合[J]. 代启虎,李冉,葛俊苗,张雯,李柏林,欧杰. 环境化学. 2019(03)
[5]沋河水体重金属含量分析与健康风险评价[J]. 权轻舟. 干旱区资源与环境. 2019(05)
[6]中国锂离子电池产业发展现状及市场发展趋势[J]. 刘彦龙. 电源技术. 2019(02)
[7]水体的重金属污染与防治[J]. 高东. 化工管理. 2019(04)
[8]水体重金属污染现状及治理技术[J]. 陆海,彭琼. 当代化工研究. 2019(01)
[9]废旧锂离子电池金属离子回收技术综述[J]. 王斌,梁精龙,李慧,杨宇,郑天新. 电源技术. 2019(01)
[10]重金属废水污染及治理技术应用探讨[J]. 王鹏,徐亚平. 环境与发展. 2018(12)
博士论文
[1]FeMnMg-LDH的制备及其对环境铅镉污染的钝化效应研究[D]. 周宏光.西南大学 2017
[2]废旧锂离子电池正极材料回收再利用研究[D]. 姚路.河南师范大学 2016
[3]废旧碱性锌锰电池和废旧锂离子电池资源化研究[D]. 杨理.河南师范大学 2016
硕士论文
[1]甘蔗渣生物吸附剂的改性制备及其对水体重金属的吸附行为研究[D]. 王苏女.华南理工大学 2018
[2]氧化石墨烯/凹凸棒复合吸附剂的制备及对水中Pb(Ⅱ)的吸附研究[D]. 程霞兵.兰州交通大学 2017
[3]废旧LiFePO4锂离子电池中有价金属的回收技术研究[D]. 李欢.福州大学 2016
[4]磷酸铁锂正极材料的制备与改性研究[D]. 郭辉.齐鲁工业大学 2016
[5]复合MnO2-Fe3O4吸附水中重金属及其循环利用的研究[D]. 张景.上海大学 2016
[6]二氧化锰和四氧化三铁对碳纳米管的改性及其对Cd(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附研究[D]. 罗超.兰州大学 2014
[7]尖晶石型锰酸锂的合成与性能研究[D]. 郭利萍.河南师范大学 2011
本文编号：2895255
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