УТИЛИЗАЦИЯ СБРОСНЫХ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЭЛЕКТРОДНОЙ МАССЫ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

  • Oksana V. Chernyshova Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова
  • Maria V. Tsygankova Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова
  • Boris V. Uvarov Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова
Ключевые слова: никель кадмиевые аккумуляторы, переработка, никель, кадмий, щелочные растворы, графитовые материалы, электролиз, гальваностатический режим, концентрации ПДК

Аннотация

Рассмотрена возможность электрохимической очистки фильтрата после стадии осаждения кадмия в технологии переработки никель-кадмиевых аккумуляторных масс с использованием сульфаминовой кислоты в гальваностатическом режиме. Определены оптимальные условия проведения процесса очистки от никеля и кадмия, такие как плотность тока и время. Показано, что увеличение плотности тока более 0,7 А/см2 практически не влияет на степень извлечения кадмия и никеля, которая составляет 98,8-99,3% и 97,6-97,8%, соответственно. Выявлено, что интенсивное перемешивание электролита в процессе электролиза положительно влияет на степень извлечения кадмия и никеля, однако не позволяет достичь остаточных концентраций этих металлов ниже уровня их предельно допустимых концентраций в водах водных объектов рыбохозяйственного значения. Установлено, что для снижения содержания металлов ниже предельно допустимых концентраций необходимо осуществление процесса электролиза с титановым катодом в течение 14 ч. Использование графитовых материалов с развитой поверхностью или трехмерных электродов, таких как графитированный войлок «ГФА – 10» и углеродная ткань марки «ТГП – 50Р», сокращает время очистки растворов от никеля и кадмия в 2 раза при остаточном содержании кадмия и никеля в растворе после электролиза ниже уровня ПДК (0,003 мг/л и 0,008-0,009 мг/л, соответственно). Полученные катодные и анодные осадки охарактеризованы методом рентгенофазового анализа. Катодные осадки представляют механическую смесь индивидуальных металлов кадмия и никеля. Анодные осадки представлены фазами NiO и Ni(OH)2. По результатам химического анализа катодный продукт содержит 91,5 - 95,8% кадмия и 4,2 - 8,5% никеля.

Для цитирования:

Чернышова О.В., Цыганкова М.В., Уваров Б.В. Утилизация сбросных щелочных растворов переработки электродной массы никель-кадмиевых аккумуляторов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 2. С. 78-84. DOI: 10.6060/ivkkt.20236602.6701.

Литература

Lazareva E.N., Olshanskaya L.N., Egorov V.V. Strizhenko A.A. The use of galvanic sludge in the manufacture of consumer goods. Vestn. Khar'kov. Nats. Avtomob.-Dorozh. Un-ta. 2011. N 52. P. 83–86 (in Russian).

Kostyleva N.V., Racheva N.L. Characteristics of contaminants. Directory. Perm: FGBU UralNII "Ecology". 2017. 283 p. (in Russian).

Kulentsan A.L., Marchuk N.A. Analysis of the impact on humans and the environment of pollutants. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 1. P. 116-121 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226501.6531.

Hazotte C., Leclerc N., Diliberto S. Meux E., Lapicque F. End-of-life nickel-camium accumulators: Characterization of electrode materials and industrial Back Mass. Environ. Technol. 2015. V. 36. P. 796–805. DOI: 10.1080/09593330.2014.962621.

Tikhomirova A. Branch-leader. Nickel Takeoff. Pryamye Investitsii. 2010. N 11. P. 40 (in Russian).

Kozub S.N. Analysis of the current state and choice of raw materials for secondary cadmium technology. Tekhnol. Audit Rezervy Pr-va. 2015. V. 21. N 1/4. P. 37–41 (in Russian). DOI: 10.15587/2312-8372.2015.38113.

Blumbergs E., Serga V., Platacis E., Maiorov M., Shishkin A. Cadmium Recovery from Spent Ni-Cd Batteries: A Brief Review. Metals. 2021. N 11. P. 1714–1727. DOI: 10.3390/met11111714.

Huang K., Li J., Xu Z. Characterization and recycling of cadmium from waste nickel–cadmium batteries. Waste Manag. 2010. V. 30. P. 2292–2298. DOI: 10.1016/j.wasman.2010.05.010.

Assefi M., Maroufi S., Yamauchi Y., Sahajwalla V. Py-rometallurgical recycling of Li-ion, Ni–Cd and Ni–MH bat-teries: A minireview. Green Sustainable Chem. 2020. V. 24. P. 26–31. DOI: 10.1016/j.cogsc.2020.01.005.

Hung Y., Yin L., Wang J., Wang Ch., Tsai Ch., Kuo Y. Recycling of Spent Nickel–Cadmium Battery Using a Ther-mal Separation Process. Environ. Progr.Sust. Energy. 2018. V. 37. N 2. P. 645–654. DOI: 10.1002/ep.12714.

Mahandra H, Singh R, Gupta B. Recycling of Zn-C and Ni-Cd spent batteries using Cyphos IL 104 via hydrometal-lurgical route. J. Cleaner Product. 2018. V. 172. P. 133–142. DOI: 10.1016/j.jclepro.2017.10.129.

Volynsky V.V., Lopashev A.V., Kazarinov I.A., Grishin N.A. Recycling of cadmium (II) waste from the battery in-dustry. Zhurn. Priklad. Khim. 2006. V. 79. N 11. P. 1844–1847 (in Russian).

Assefi M, Maroufi S, Mayyas M., Sahajwalla V. Recycling of Ni-Cd Batteries by Selective Isolation and Hydro-thermal Synthesis of Porous NiO Nanocuboid. J. Environ. Chem. Eng. 2018. V. 6(4). P. 4671–4675. DOI: 10.1016/J.JECE.2018.07.021.

Dmitrenko V.P., Zherin I.I., Kholin Yu.Yu., Pesetsky V.I. Optimization of processing processes of positive active masses of alkaline batteries. Elektrokhim. Energetika. 2007. V. 7. N 4. P. 68–72 (in Russian).

Volkova E.N., Demidov A.I. Obtaining single crystals of nickel sulfate in the processing of oxide-nickel electrodes of alkaline batteries. Zhurn. Priklad. Khim. 2010. V. 83. N 10. Р. 1733–1735 (in Russian).

Volkova E.N., Demidov A.I., Cherdyntsev V.V. Shchet-inin I.V. Complex hydrometallurgical processing of the active mass of oxide-nickel electrodes of spent alkaline batteries. Tsvetnyye Metally. 2012. N 4. P. 21–25 (in Russian).

Karelov S.V., Barashev A.R., Anisimova O.S., Mamyachenkov S.V. Investigation of selective leaching of cadmium from the active mass of negative electrodes of alkaline batteries. Izv. Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya. 2010. N 2. P. 12–14 (in Russian).

Barashev A.R., Karelov S.V., Anisimova O.S. Mamya-chenkov S.V. Innovative technology for the processing of negative lamellas of alkaline batteries using a regenerated solvent. Metallurg. 2011. N 5. P. 22–24 (in Russian).

Chernyshova О.V., Yelemessov Т.B., Drobot D.V. Ap-plication of pulse current for dissolution of heat-resistant GS32-VI alloy. Tonkiye Khim. Tekhnol. 2021. V. 16. N 5. P. 438–447 (in Russian). DOI 10.32362/2410-6593-2021-16-5-438-447.

Water quality standards for water bodies of fishery signifi-cance, including standards for maximum permissible concen-trations of harmful substances in the waters of water bodies of fishery significance. Appendix to the order of the Ministry of Agriculture of Russia dated December 13. 2016. N 552. (in Russian).

Damaskin B.B., Petriy O.A. Introduction to electrochemical kinetics. M.: Vyssh. shkola. 1983. 400 p. (in Russian).

Yakimenko L.M. Electrode materials in applied electro-chemistry. M.: Khimiya. 1977. 264 p. (in Russian).

Опубликован
2022-12-20
Как цитировать
Chernyshova, O. V., Tsygankova, M. V., & Uvarov, B. V. (2022). УТИЛИЗАЦИЯ СБРОСНЫХ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ ПЕРЕРАБОТКИ ЭЛЕКТРОДНОЙ МАССЫ НИКЕЛЬ-КАДМИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 66(2), 78-84. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20236602.6701
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы