30427

استخراج فلزات پسماند صنعتي كارخانه سرب با استفاده از سيستم هم‌افزايي حلال‌ها و مايعات يوني

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- مدل‌سازي، شبيه‌سازي و كنترل فرايندها

1399

1402/7/26

احد قائمي

مهندسي شيمي

كاهش ذخاير فلزي و افزايش پسماند‌هاي صنعتي و شهري توجه پژوهشگران را براي يافتن راه‌حلي براي بازيابي و استفاده مجدد از فلزات موجود در پسماندها به عنوان منابع ثانويه جلب كرده است. استخراج حلالي يك روش مقرون‌به‌صرفه و با گزينش‌پذيري بالا براي استخراج فلزات از پسماند‌ها مي‌باشد. به علت فراريت بالا حلال‌هاي مرسوم آلي، بررسي استفاده از مايعات يوني به علت فراريت ناچيز و دوستدار محيط زيست بودن و همچنين گزينش‌پذيري بالاي مايعات يوني هدفمند اهميت ويژه‌اي پيدا كرده است. در اين پژوهش ابتدا پسماند صنعتي كارخانه سرب توسط اسيد سولفوريك فروشويي شده و سپس فلزات مس، نيكل، روي و كادميم از پسماند استخراج شده و به صورت كاتيون فلزي در محلول آبي هيدراته شدند. سپس با استفاده از آناليز FTIR و H-NMR صحت‌سنجي مايعات يوني هدفمند سنتز شده بررسي شده و ساختار مايع يوني هدفمند توسط آزمايش‌هاي مايع يوني هدفمند با آنيون‌هاي Cl، NO3، HSO4 و CH3COO و كاتيون با گروه آميني با زنجيره C2، C4، C6 و C8 بهينه شد. سپس براي دستيابي به بازدهي و گزينش‌پذيري بالاتر فرآيند استخراج حلالي ،پارامترهاي pH، مقدار مايع يوني هدفمند، زمان واكنش مايع يوني هدفمند و زمان در تماس قرار دادن دو فاز، نسبت فاز آلي به فاز آبي و در نهايت مرحله دفع با اسيد سولفوريك با غلظت‌هاي مختلف براي سه سيستم با فاز آبگريز دي‌كلرومتان، آليكوات336 و سيستم هم‌افزايي دي‌كلرومتان/آليكوات336 بررسي شد. پس از بررسي پارامتر‌هاي مختلف شرايط عملياتي بهترين نتيجه براي سه سيستم دي‌كلرومتان، pH برابر 3، 150 ميلي‌گرم مايع يوني هدفمند، زمان واكنش مايع يوني هدفمند 5 دقيقه، زمان تماس دو فاز 5 دقيقه و در نهايت نسبت دو برابر فاز آبي نسبت به فاز آلي، براي سيستم آليكوات336، pH برابر 3، 150 ميلي‌گرم مايع يوني هدفمند، زمان واكنش مايع يوني هدفمند 5 دقيقه، زمان تماس دو فاز 5 دقيقه و در نهايت نسبت دو برابر فاز آبي نسبت به فاز آلي و سيستم هم‌افزايي دي‌كلرومتان/آليكوات336، pH برابر 2، 150 ميلي‌گرم مايع يوني هدفمند، زمان واكنش مايع يوني هدفمند 5 دقيقه، زمان تماس دو فاز 5 دقيقه، نسبت دو برابر فاز آبي نسبت به فاز آلي و در نهايت نسبت دي‌كلرومتان به كل فاز آبگريز برابر 40% انتخاب شد.

1402/11/14

Metal Extraction of industrial waste of lead factory using Synergistic System of Solvents and Ionic Liquids

10/17/2024 12:00:00 AM

The decrease of metal resources and the increase of industrial and urban wastes have attracted the attention of researchers to find a solution to recover and reuse the metals in the wastes as secondary sources. Solvent extraction is a cost-effective method with high selectivity for extracting metals from wastes. Due to the high volatility of conventional organic solvents, investigating the use of ionic liquids has become particularly important due to their low volatility and environmental friendliness, as well as the high selectivity of Task Specific ionic liquids. In this research, first the industrial waste of lead factory was Leached by sulfuric acid and then copper, nickel, zinc and cadmium metals were extracted from the waste and hydrated as metal cations in aqueous solution. Then, using FTIR and H-NMR analysis, the validity of the synthesized Task Specific ionic liquids was checked, and the Task Specific ionic liquid structure was examined by Task Specific ionic liquid experiments with Cl, NO3, HSO4, and CH3COO anions and cations with amino groups with C2, C4, C6, and C8 length Alkyl chain was optimized. Then, in order to achieve higher efficiency and selectivity of the solvent extraction process, pH parameters, the amount of Task Specific ionic liquid, the reaction time of the Task Specific ionic liquid and the two phases contact time, the ratio of the organic phase to the aqueous phase, and finally the stripping step with sulfuric acid with different concentrations for three systems with hydrophobic phase dichloromethane, aliquat 336 and synergistic system dichloromethane/aliquot 336 were investigated. After checking the various parameters of operating conditions, the best results for three systems, dichloromethane, pH equal to 3, 150 mg of Task Specific ionic liquid, 5 minutes of Task Specific ionic liquid reaction time, 5 minutes of two-phase contact time, and finally a double ratio of aqueous phase to organic phase, for aliquat 336 system, pH equal to 3, 150 mg of Task Specific ionic liquid, reaction time of Task Specific ionic liquid 5 minutes, two-phase contact time 5 minutes and finally double ratio of aqueous phase to organic phase and for dichloromethane/aliquot 336 synergistic system, pH equal to 2, 150 mg of Task Specific ionic liquid, 5 minutes of Task Specific ionic liquid reaction time, 5 minutes of two-phase contact time, twice the ratio of aqueous phase to organic phase, and finally, the ratio of dichloromethane to the total hydrophobic phase was selected as 40%.

سيستم هم‌افزايي , استخراج حلالي , مايع يوني هدفمند , بازيابي فلزات , پسماند صنعتي , محيط‌زيست , گزينش‌پذيري

Synergistic system , Solvent extraction , Task Specific Ionic Liquid , metals recovery , industrial waste , Environment , selectivity

Mehran Zallaghi

Dr. Ghaemi