Селективное извлечение катионов лития из смеси хлоридов щелочных металлов с использованием электробаромембранного процесса
- Авторы: Бутыльский Д.Ю.1, Троицкий В.А.1,2, Смирнова Н.В.2, Письменская Н.Д.1, Апель П.Ю.3, Блонская И.В.3, Никоненко В.В.1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО Кубанский государственный университет
- Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
- Объединенный институт ядерных исследований
- Выпуск: Том 14, № 3 (2024)
- Страницы: 190-199
- Раздел: Статьи
- URL: https://snv63.ru/2218-1172/article/view/674226
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2218117224030022
- EDN: https://elibrary.ru/MSIINL
- ID: 674226
Цитировать
Аннотация
Проблема малореагентного разделения катионов Na+, K+ и Li+ приобретает все большее значение в связи с поиском новых технологий извлечения лития из рассолов и рекуперации этого ценного элемента из уже отработавших источников энергии. В данной работе представлены результаты апробации электробаромембранного процесса, в котором градиенты электрического поля и поля давлений направлены в противоположные стороны. Эксперименты проведены в проточной лабораторной ячейке, камеры обессоливания и концентрирования которой разделены трековой мембраной и ограничены анионообменными мембранами МА-41. Рабочая площадь каждой из мембран равняется 30 см2. Перерабатываемый раствор содержит 70, 75 и 55 ммоль/л LiCl, KCl и NaCl, соответственно. Показано, что при плотности тока 11,7 мА/см2 и разности давлений 0,2 бар в контуре обессоливания удается обеспечить скорость накопления катионов Li+, равную 0,05 моль/(м2 ч), и скорости убыли из этого контура катионов Na+ и K+, равные –0,09 и –0,25 моль/(м2ч), соответственно. Рассмотрены факторы, которые могут влиять на эффективность разделения Li+ и Na+, K+.
Ключевые слова
Об авторах
Д. Ю. Бутыльский
ФГБОУ ВО Кубанский государственный университет
Email: v_nikonenko@mail.ru
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149
В. А. Троицкий
ФГБОУ ВО Кубанский государственный университет; Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
Email: v_nikonenko@mail.ru
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149; 346428, Новочеркасск, ул. Просвещения, д. 132
Н. В. Смирнова
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
Email: v_nikonenko@mail.ru
Россия, 346428, Новочеркасск, ул. Просвещения, д. 132
Н. Д. Письменская
ФГБОУ ВО Кубанский государственный университет
Email: v_nikonenko@mail.ru
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149
П. Ю. Апель
Объединенный институт ядерных исследований
Email: v_nikonenko@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, ул. Жолио-Кюри, д. 6
И. В. Блонская
Объединенный институт ядерных исследований
Email: v_nikonenko@mail.ru
Россия, 141980, Дубна, ул. Жолио-Кюри, д. 6
В. В. Никоненко
ФГБОУ ВО Кубанский государственный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: v_nikonenko@mail.ru
Россия, 350040, Краснодар, ул. Ставропольская, д. 149
Список литературы
- Bradley D.C., Stillings L.L., Jaskula B.W., Munk L., McCauley A.D. Lithium, 1802K, Reston, VA, 2017.
- Zhang Y., Yu D., Jia C., Sun L., Tong A., Wang Y., Wang Y., Huang L., Tang J. // Desalination. 2023. V. 66. P. 116891.
- Рябцев А. Д., Коцупало Н. П., Вахромеев А. Г., Комин М. Ф. // Рациональное освоение недр. 2013. №. 1. С. 44–51.
- Gabra G.G., Torma A.E. // Hydrometallurgy. 1978. V. 3. №. 1. P. 23–33.
- Shi D., Zhang L., Peng X., Li L., Song F., Nie F., Ji L., Zhang Y. // Desalination. 2018. V. 441. P. 44–51.
- Besserguenev A.V., Fogg A.M., Francis R.J., Price S.J., Hare D. O’, Isupov V.P., Tolochko B.P. // Chem. Mater. 1997. V. 9. №. 1. P. 241–247.
- Chitrakar R., Kanoh H., Miyai Y., Ooi K. // ChemInform. 2001. V. 32. №. 4. P. 3151–3157.
- Guo Y., Yu J., Su H., Lin S. // Desalination. 2001. V. 571. №. 117113.
- Wang J., Yue X., Wang P., Yu T., Du X., Hao X., Abudula A., Guan G. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2022. V. 154. №. 111813.
- Zhang Y., Xu R., Wang L., Sun W., Guan G. // Miner. Eng. 2022. V. 180. №. 107468.
- Lai X., Xiong P., Zhong H. // Miner. Eng. 2020. V. 192. №. 105252.
- Zhu R., Wang S., Srinivasakannan C., Li S., Yin S., Zhang L., Jiang X., Zhou G., Zhang N. // Environ. Chem. Lett. 2023. V. 21. №. 3. P. 1611–1626.
- Lide D.R., CRC Handbook of Chemistry and Physics 86TH Edition. 2005.
- Wei X., Gao W., Wang Y., Wu K., Xu T. // Sep. Purif. Technol. 2022. V. 280. №. 119909.
- Бутыльский Д. Ю., Письменская Н. Д., Никоненко В. В. // Успехи химии. 2023. Т. 92. С. 4. (англоязычная версия: Butylskii D.Y., Dammak L., Larchet C., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V. // Russ. Chem. Rev. 2023. V. 92. P. 5074.)
- Gao S.-L., Qin Z.-X., Wang B.-F., Huang J., Xu Z.-L., Tang Y.-J. // Desalination. 2024. V. 572. №. 117142.
- Ying J., Lin Y., Zhang Y., Yu J. // ACS ES and T Water. 2023. V. 3. №. 7. P. 1720–1739.
- Wang H., Zeng G., Yang Z., Chen X., Wang L., Xiang Y., Zeng X., Feng Z., Tang B., Yu X., Zeng Y. // Sep. Purif. Technol. 2024. V. 330. №. 125254.
- Figueira M., Rodríguez-Jiménez D., López J., Reig M., Cortina J. L., Valderrama C. // Desalination. 2023. V. 549. №. 1116321.
- Bazrgar Bajestani M., Moheb A., Dinari M. // Desalination. 2020. V. 486. №. 114476.
- Sharma P.P., Yadav V., Rajput A., Gupta H., Saravaia H., Kulshrestha V. // Desalination. 2020. V. 496. №. 114755.
- Ying J., Luo M., Jin Y., Yu J. // Desalination. 2020. V. 492. №. 1146215.
- Brewer A.K., Madorsky S.L., Westhaver J.W. // Science. 1946. V. 104. №. 2694. P. 156 –157.
- Forssell P., Kontturi K. // Sep. Purif. Technol. 1983. V. 18. №. 3. P. 205 – 214.
- Kontturi K., Pajari H. // Sep. Purif. Technol. 1986. V. 21. №. 10. P. 1089–1099.
- Tang C., Bondarenko M.P., Yaroshchuk A., Bruening M.L. // J. Memb. Sci. 2021. V. 638. № 119684.
- Butylskii D.Y., Pismenskaya N.D., Apel P.Y., Sabbatovskiy K.G., Nikonenko V.V. // J. Memb. Sci. 2021. V. 635. №. 119449.
- Butylskii D., Troitskiy V., Chuprynina D., Dammak L., Larchet C., Nikonenko V. // Membranes. 2021. V. 13. №. 5. Art. 509.
- Сарапулова В.В., Пасечная Е.Л., Титорова В.Д., Письменская Н.Д., Апель П.Ю., Никоненко В.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2020. Т. 10. № 5. С. 350–370. (англоязычная версия: Sarapulova V. V., Pasechnaya E.L., Titorova V.D., Pismenskaya N.D., Apel P.Y., Nikonenko V. V. // Membr. Membr. Technol. 2020. V. 2. P. 332–350.)
- Kozhina E., Panov D., Kovalets N., Apel P., Bedin S. // Nanotechnology. 2023. V. 35. № 3. Art. 035601.
- Flerov G.N., Apel P.Y., Didyk A.Y., Kuznetsov V.I., Oganesyan R.T. // Soviet At. Energy. 1989. V. 67, P. 763–70.
- Apel P. Y. //Encyclopedia of membrane science and technology. 2013. P. 1–25.
- Monopolar membranes. http://www.azotom.ru/monopolyarnye-membrany/ (accessed September 26, 2023).
- Сарапулова В.В., Титорова В.Д., Никоненко В.В., Письменская Н.Д. // Мембраны и мембранные технологии. 2019. Т. 9. № 3. С. 198–213. (англоязычная версия: Sarapulova V.V., Titorova V.D., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. // Membr. Membr. Technol. 2019. V. 1. № 3. P. 168–182.)
- Белей И., Кармацких С. А., Речапов Д. А., Цыпкин Е. Б., Коростелев А. С., Антоненко Д. В. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2018. №. 4. С. 23–30.
- Кислый, А. Г., Бутыльский, Д. Ю., Мареев, С. А., & Никоненко, В. В. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. № 2. С. 146–154. (англоязычная версия: Kislyi A.G., Butylskii D.Y., Mareev S.A., Nikonenko V.V. // Membr. Membr. Technol. 2021. V. 3. № 2. P. 131–138.)
- Zhao Y., Xiang X., Wang M., Wang H., Li Y., Li J., Yang H. // Desalination. 2021. V. 512. №. 115126.
- Tang C., Yaroshchuk A., Bruening M. L. // Chem. Commun. 2020. V. 56. №. 74. P. 10954 –10957.
Дополнительные файлы
