Статьи автора

Математическое моделирование процессов разделения методами жидкость-жидкостной хроматографии

Номер выпуска 1 от 01.01.2023

Для практической реализации новых высокоэффективных методов жидкость-жидкостной хроматографии необходимо предварительное математическое моделирование применительно к условиям разрабатываемого процесса разделения, включая его аппаратурное оформление. Настоящая работа посвящена теоретическому анализу двух подходов к математическому описанию процессов жидкость-жидкостной хроматографии: 1) на основе решения уравнений материального баланса модели каскада равновесных ступеней; 2) использование распределения Гаусса для описания выходных профилей концентраций компонентов разделяемой смеси. Показано, что при числе равновесных ступеней (эффективности хроматографической установки) N ≥ 50, для математического моделирования процессов разделения можно использовать более простые зависимости, полученные на основе распределения Гаусса. Для условий, когда эффективность хроматографической установки N < 50, получены зависимости на основе модели равновесных ступеней для математического моделирования процессов разделения различными методами жидкость-жидкостной хроматографии.

103 0

Кинетика ультразвукового растворения порошка оксида металла для разных пространственных сочетаний области кавитации и акустического течения Эккарта

Номер выпуска 3 от 01.05.2023

Рассмотрены особенности воздействия акустического течения и кавитации, создаваемых бегущей ультразвуковой волной, которые могут быть использованы для эффективного растворения порошка оксида металла. На основе упрощенной схемы, учитывающей, тем не менее, все существенные особенности исследуемой реальности, получены точные выражения для всех параметров стационарного вихревого движения и кавитации, полностью обеспечивающих требования надлежащего регулирования хода реакции. Выведены уравнения, описывающие кинетику растворения для двух типичных режимов: развитой кавитации и докавитационного состояния. Найдены выражения для времени полного завершения процесса. На примере этих двух наиболее типичных видов реакции сформулированы условия, выполнение которых позволяет полностью удовлетворить решению поставленных перед технологией задач. Представлены способы наиболее оптимального применения схемы ультразвукового растворения и отмечены те особенности ее формирования, которые дают возможность осуществлять регулирование процесса. Выполненные расчеты дают возможность выбрать и точно реализовать ту схему акустической стимуляции растворения, которая наиболее полно соответствует ожидаемым выходным результатам и другим особенностям обработки.

106 0

Экстракция Mn(II) и Co(II) из хлоридных растворов глубоким эвтектическим растворителем ди(2-этилгексил)фосфорная кислота/ментол

Номер выпуска 4 от 01.07.2023

Изучена экстракция ионов Mn(II) и Co(II) из хлоридных растворов в системе с гидрофобным глубоким эвтектическим растворителем (HDES) на основе ди(2-этилгексил)фосфорной кислоты (Д2ЭГФК) и ментола в зависимости от кислотности водной фазы, состава HDES, концентрации хлорид-иона и объемного соотношения фаз системы. Установлен механизм экстракции исследуемых металлов. Проведен термодинамический анализ процесса экстракции в предложенной системе. Впервые проведена оценка возможности повторного использования HDES Д2ЭГФК/ментол на примере экстракции ионов Mn(II). Показана перспективность использования предложенного HDES для выделения металлов из водных растворов.

133 0

Выделение концентрата Ti(IV) из отработанных литий-ионных аккумуляторов

Номер выпуска 5 от 01.09.2023

Литий-титанатные аноды все чаще начинают применяться в реальном производстве литий-ионных аккумуляторов ввиду их преимуществ в скорости заряда/разряда и безопасности использования относительно графитных анодов. Помимо высокого содержания кобальта и лития, добавление титана в состав аккумуляторов еще сильнее поднимает их стоимость, и вопрос переработки таких батарей становится крайне актуальным. В рамках данной статьи проведен сравнительный анализ гидрометаллургической переработки батарей, содержащих литий-титанатный анод и никель-марганец-кобальтовый катод, методом выщелачивания минеральными кислотами: серной и соляной. Показаны зависимости степени выщелачивания металлов из реальных образцов анода и катода в их смеси в зависимости от концентрации минеральной кислоты, вспомогательных добавок, соотношения твердое тело : жидкость, а также получены температурные и кинетические зависимости данного процесса. По результатам качественного и количественного анализа растворов выщелачивания были предложены условия проведения процесса выщелачивания для дальнейшего экстракционного разделения. Показано, что целесообразно двухэтапное последовательное выщелачивание соляной, а затем серной кислотой с выделением концентрата титана. Важным аспектом работы является изучение совместного выщелачивания катода и анода, поскольку в известных процессах механической переработки отсутствует стадия их разделения.

128 0

Экстракция ионов Ti(IV) из хлоридных растворов гидрофобным глубоким эвтектическим растворителем Aliquat 336/ментол

Номер выпуска 6 от 01.11.2023

Гидрометаллургические методы остаются одними из самых перспективных для переработки литий-ионных батарей, а жидкость-жидкостная экстракция служит ключевым этапом разделения сложной смеси элементов, входящих в состав анода и катода. Развитие и усложнение состава элементов питания, в частности активное производство литий-титанатных анодов, требует дополнительных исследований по экстракции. В работе подробно изучена экстракция ионов Ti(IV) гидрофобным глубоким эвтектическим растворителем Aliquat 336/ментол, который ранее успешно применялся для разделения элементов из растворов выщелачивания катодов типа NMC (LiNiMnCoO₂). Были получены данные по экстракции ионов титана(IV) в зависимости от кислотности среды, концентрации хлорид-ионов, а также концентрации экстрагента в глубоком эвтектическом растворителе. На основании этих данных был предложен механизм экстракции ионов титана(IV). В завершение была предложена система для эффективной регенерации экстрагента. Результат этой работы может быть использован для создания экстракционной схемы разделения растворов выщелачивания литий-ионных батарей с литий-титанатным анодом.

114 0

Денитрогенизация легких углеводородных фракций природными глубокими эвтектическими растворителями на серийном экстракционном оборудовании

Номер выпуска 6 от 01.11.2023

Гидрофильные глубокие эвтектические растворители активно позиционируются как эффективные экстрагенты для удаления гетероциклических соединений из легких углеводородных фракций. Особый интерес вызывает подкласс натуральных глубоких эвтектических растворителей (Natural deep eutectic solvents, NaDES), поскольку в их состав входят вещества исключительно природного происхождения. Однако к настоящему времени отсутствуют систематические исследования этих процессов на экстракционном оборудовании. Для изучения процесса противоточной экстракции пиридина, хинолина и индола из модельного раствора легких углеводородных фракций на серийном оборудовании ряд NaDES на основе лимонной и яблочной кислот, ксилита и воды был впервые использован в данной работе. Продемонстрирована высокая экстракционная способность данных NaDES в лабораторных экспериментах, а также установлен механизм экстракции. Детальное исследование эффективности экстракции гетероциклов при варьировании различных условий позволило перейти к изучению процесса с использованием экстракторов типа смеситель–отстойник. Модельный раствор легких углеводородных фракций был очищен от пиридина, хинолина и индола до концентрации <1 ppm по схеме противоточной экстракции на каскаде из шести смесителей-отстойников.

112 0