شماره ركورد
34760
پديد آورنده
امير ميرزائي
عنوان
بررسي تجربي استحصال ليتيم از محلول هاي آبي به روش استخراج حلالي با استفاده از تماس دهنده هاي فيبر توخالي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي - طراحي فرايند
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/28
استاد راهنما
آقاي دكتر سلمان موحدي راد - سركار خانم دكتر ساره عماري اله ياري
استاد مشاور
آقاي دكتر امير چرخي
دانشكده
مهندسي شيمي، نفت و گاز
چكيده
ليتيم، فلزي قليايي نرم با رنگ نقرهاي- سفيد است كه بهعنوان سبكترين فلز و كمچگالترين عنصر جامد شناخته ميشود. افزايش تقاضا براي اين عنصر، در نتيجهي حركت جهاني بهسوي الكتريكيسازي و توسعهي منابع انرژي پايدار، موجب شده است كه ليتيم به يكي از مواد اوليهي استراتژيك در اقتصاد معاصر تبديل گردد. اين عنصر در صنايع مختلفي از جمله صنعت هستهاي، توليد باتريهاي ليتيمي و تجهيزات پزشكي كاربرد فراوان دارد. در پژوهش حاضر، فرآيند استخراج ليتيم از فاز آبي با بهرهگيري از مدول غشاي مايع الياف توخالي پايه دار (HFSLM) مورد بررسي قرار گرفت و پارامترهاي مؤثر بر بازده استخراج و ضريب كلي انتقال جرم با هدف بهينهسازي عملكرد سيستم مطالعه شد. در مرحلهي نخست، آزمايشهايي در سيستم ناپيوسته بهمنظور تعيين نوع و غلظت مناسب استخراجكننده و رقيقكننده، غلظت اوليه نمكهاي موجود در خوراك و شرايط بهينهي pH انجام شد. نتايج اين مرحله نشان داد كه شرايط بهينه شامل استفاده از 40 درصد حجمي تريبوتيل فسفات بهعنوان استخراجكننده، 60 درصد حجمي آنيزول بهعنوان رقيقكننده، محلول خوراك حاوي 3.5 مولار منيزيم، 0.02 مولار هيدروكلريك اسيد و نسبت مولي آهن به ليتيم برابر دو شد. شرايط بدست آمده از مرحلهي ناپيوسته در مدول HFSLM بهكار گرفته شد. در اين مدول، فاز خوراك (آبي) از درون الياف و فاز آلي (حاوي استخراجكننده و رقيقكننده) از پوسته عبور داده شد و منافذ الياف با فاز آلي پر گرديد. در اين مرحله، تأثير سه عامل شامل دبي جريانها، نسبت دبي دو فاز و غلظت ليتيم در فاز خوراك بر بازده استخراج و ضريب كلي انتقال جرم بر حسب فاز آبي بررسي شد. نتايج نشان داد كه در شرايط بهينهي فرآيند پيوسته، بازده استخراج به 65.5 درصد ميرسد. در گام بعد، فاز آلي خروجي از پوستهي مدول الياف توخالي به درون الياف مدول دوم هدايت شد و در پوستهي اين مدول، محلول اسيد كلريدريك 2 مولار بهعنوان فاز عريانساز جريان يافت. عمليات عريانسازي (بازپسگيري) انجام و بازده اين مرحله حدود 98 درصد و انتخاب پذيري ليتيم نسبت به منيزيم حدود 78 بهدست آمد. نتايج اين پژوهش نشان ميدهد كه فناوري غشاي مايع الياف توخالي پايه دار بهلطف طراحي منحصربهفرد و عملكرد كنترلشدهاش، ميتواند جايگزيني كارآمد و قابلاطمينان براي روشهاي متعارف استخراج ليتيم باشد. اين سيستم با ايجاد سطح تماس بسيار بالا و پايدار بين دو فاز، امكان استخراجي با بازده و انتخابپذيري بالا و كاهش مصرف حلال آلي را در يك فرآيند پيوسته و پايدار فراهم ميكند كه اين امر، پتانسيل بالاي آن را براي استفاده در مقياس صنعتي بهوضوح نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/02/08
عنوان به انگليسي
Experimental investigation of lithium extraction from aqueous solutions by solvent extraction method using hollow fiber contactors
تاريخ بهره برداري
10/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
امير ميرزائي
چكيده به لاتين
Lithium is a soft, silvery-white alkali metal and is recognized as the lightest metal and the least dense solid element. The growing demand for lithium, driven by the global shift toward electrification and the development of sustainable energy resources, has elevated this element to the status of a strategic raw material in the modern economy. Lithium is widely utilized in various industries, including nuclear technology, lithium battery manufacturing, and medical equipment.In the present study, lithium extraction from an aqueous phase was investigated using a supported hollow fiber liquid membrane (HFSLM) module. Key parameters affecting extraction efficiency and the overall mass transfer coefficient were examined to optimize system performance. Initially, batch experiments were conducted to identify the appropriate type and concentration of extractant and diluent, the initial concentration of salts in the feed solution, and the optimal pH conditions. The results indicated that the optimal conditions consisted of 40 vol% tributyl phosphate as the extractant and 60 vol% anisole as the diluent. The feed solution contained 3.5 M magnesium, 0.02 M hydrochloric acid, and an iron-to-lithium molar ratio of 2. The optimal conditions obtained from the batch experiments were subsequently applied to the HFSLM module. In this configuration, the aqueous feed phase flowed through the lumen of the fibers, while the organic phase containing the extractant and diluent circulated through the shell side and filled the membrane pores. The effects of flow rate, phase flow rate ratio, and lithium concentration in the feed phase on extraction efficiency and the overall mass transfer coefficient based on the aqueous phase were systematically investigated. Under optimal continuous operating conditions, an extraction efficiency of 65.5% was achieved. In the subsequent step, the organic phase exiting the shell side of the hollow fiber module was introduced into the lumen of a second module, while a 2 M hydrochloric acid solution was used as the stripping phase on the shell side. The stripping process resulted in a recovery efficiency of approximately 98%, with a lithium selectivity of about 78% relative to magnesium.Overall, the results demonstrate that supported hollow fiber liquid membrane technology, due to its unique design and controlled operation, represents an efficient and reliable alternative to conventional lithium extraction methods. By providing a high and stable interfacial area between the two phases, this system enables high extraction efficiency and selectivity while reducing organic solvent consumption in a continuous and sustainable process, highlighting its strong potential for industrial-scale applications.
كليدواژه هاي فارسي
ليتيم، استخراج حلالي، روش HFSLM، ضريب كلي انتقال جرم، بازده استخراج
كليدواژه هاي لاتين
Lithium; solvent extraction; HFSLM; overall mass transfer coefficient; extraction efficiency
Author
Amir Mirzaei
SuperVisor
Dr.Salman Movahedi Rad/ Dr. Sareh Amari Allahyari