本文關(guān)鍵詞：廢舊鋰離子電池中有價(jià)金屬離子的生物淋濾及其機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展,產(chǎn)生了大量的廢舊鋰離子電池,因此需要尋求便宜、高效、安全和生態(tài)友好的方法回收廢舊動(dòng)力鋰離子電池。使用一種經(jīng)濟(jì)高效、安全環(huán)保的處理技術(shù),對(duì)實(shí)現(xiàn)其無害化和資源化具有重大意義。生物淋濾因耗酸量少、處理成本低、浸出率高,安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)引起了廣泛關(guān)注。目前利用生物淋濾技術(shù)處理廢舊鋰離子電池主要研究從LiCoO2中回收Li和Co,本文首次研究了1%固液比條件下采用生物淋濾方法回收廢舊LiFePO4、LiMn2O4和LiNixCoyMn1-x-yO2中的有價(jià)金屬Li、Ni、Co和Mn。通過改變實(shí)驗(yàn)條件,探究回收廢舊動(dòng)力鋰離子電池的最優(yōu)化條件;對(duì)其機(jī)理進(jìn)行分析,為生物淋濾技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。結(jié)果表明Li在硫-氧化硫硫桿菌體系中浸出率最高,這表明Li的溶出是由于生物產(chǎn)生H2SO4,而混合能源底物-混合菌體系中Ni、Co和Mn的浸出率最高,表明這些金屬的溶出是Fe2+的還原和酸溶的共同作用。Li的浸出是非接觸機(jī)理,Ni、Co和Mn的溶出是接觸機(jī)理。由于調(diào)酸后利于細(xì)菌的生長,極大提高了生物浸出效率,三元材料中四種金屬的平均浸出率都超過95%,其中Co和Ni分別從43.5%、38.3%到96.1%、97.2%。同時(shí),還研究了胞外多聚物(EPS)對(duì)于廢舊鋰離子電池三元正極材料生物淋濾的促進(jìn)機(jī)理。結(jié)果表明在2%和4%條件下,加入EPS能極大提高金屬的浸出率。其中2%條件下,加入氧化硫硫桿菌的EPS的效果最好,Li、Mn、Co和Ni的浸出率分別為:99.4%、99.9%、99.9%、89.3%。4%條件下,還是氧化硫硫桿菌的EPS的效果最好,與不加EPS相比,四種金屬的平均增長率約為100%。由SEM分析可知,EPS包裹著大量微生物粘附于材料表面,促進(jìn)了微生物對(duì)能源底物的吸附攝取,并且提高了微生物對(duì)不利生存環(huán)境的適應(yīng)能力,H+、Fe2+和Fe3+的濃度均增加,提高了細(xì)菌生長率和金屬浸出率。加入氧化硫硫桿菌EPS的生物體系pH值最低,利于嗜酸菌的生長,該體系中產(chǎn)生相對(duì)較多的Fe2+,促進(jìn)目標(biāo)元素的還原溶出,提高了生物淋濾效能。
【關(guān)鍵詞】：廢舊動(dòng)力鋰離子電池 生物淋濾 回收 有價(jià)金屬
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X705
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 研究背景和意義11-15
• 1.1.1 電池的種類11-12
• 1.1.2 鋰離子電池的消費(fèi)和現(xiàn)狀12-13
• 1.1.3 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和資源特征13-14
• 1.1.4 廢舊鋰離子電池的危害14-15
• 1.2 廢舊鋰離子電池的回收處理現(xiàn)狀15-18
• 1.2.1 物理方法16-17
• 1.2.2 化學(xué)方法17-18
• 1.3 生物淋濾技術(shù)概況18-21
• 1.3.1 生物淋濾菌株介紹18-19
• 1.3.2 生物淋濾主要機(jī)理介紹19-21
• 1.4 研究目的與前期研究進(jìn)展21-23
• 1.4.1 廢舊鋰離子電池中有價(jià)金屬回收的必要性21
• 1.4.2 本課題研究可行性分析21-23
• 1.5 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容23-25
• 1.5.1 實(shí)驗(yàn)步驟23
• 1.5.2 1%固液比條件下，三種廢舊動(dòng)力電池材料的生物淋濾比較23
• 1.5.3 1%固液比條件下，廢舊三元材料中金屬的生物淋濾機(jī)理研究23
• 1.5.4 高固液比條件下，胞外多聚物促進(jìn)金屬溶出率的機(jī)理研究23-25
• 第2章 不同生物淋濾體系對(duì)金屬浸出效率的影響25-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)菌株與培養(yǎng)26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容26-28
• 2.3.1 廢舊鋰離子電池材料的預(yù)處理26-27
• 2.3.2 三種生物反應(yīng)體系對(duì)廢舊磷酸鐵鋰中金屬溶出效能的影響27
• 2.3.3 三種生物反應(yīng)體系對(duì)廢舊錳酸鋰中金屬溶出效能的影響27-28
• 2.3.4 三種生物反應(yīng)體系對(duì)廢舊三元材料中金屬溶出效能的影響28
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論28-30
• 2.4.1 三種生物反應(yīng)體系對(duì)廢舊磷酸鐵鋰中金屬溶出效能的影響28-29
• 2.4.2 三種生物反應(yīng)體系對(duì)廢舊錳酸鋰中金屬溶出效能的影響29
• 2.4.3 三種生物反應(yīng)體系對(duì)廢舊三元材料中金屬溶出效能的影響29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 電極材料投加量為 1%時(shí)生物淋濾條件優(yōu)化和機(jī)理探究31-41
• 3.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)菌株與培養(yǎng)基31-32
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容32-33
• 3.3.1 廢舊三元材料的預(yù)處理32
• 3.3.2 不同初始pH值的生物淋濾實(shí)驗(yàn)32
• 3.3.3 化學(xué)模擬生物淋濾實(shí)驗(yàn)32
• 3.3.4 半透膜包覆與否的生物淋濾實(shí)驗(yàn)32-33
• 3.3.5 過程調(diào)酸的生物淋濾實(shí)驗(yàn)33
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論33-39
• 3.4.1 不同初始pH值的生物淋濾實(shí)驗(yàn)33
• 3.4.2 三元材料浸出過程分析33-36
• 3.4.3 化學(xué)模擬生物淋濾實(shí)驗(yàn)36-37
• 3.4.4 半透膜包覆與否的生物淋濾實(shí)驗(yàn)37-38
• 3.4.5 過程調(diào)酸的生物淋濾實(shí)驗(yàn)38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 胞外多聚物促進(jìn)廢舊鋰離子電池生物淋濾效能的條件研究和機(jī)理分析41-51
• 4.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑41-42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法與內(nèi)容42-43
• 4.2.1 廢舊三元材料的預(yù)處理42
• 4.2.2 胞外多聚物（EPS）的提取42-43
• 4.2.3 不同固液比條件下的生物淋濾實(shí)驗(yàn)43
• 4.2.4 不同固液比條件下，加入不同EPS的生物淋濾實(shí)驗(yàn)43
• 4.2.5 濾渣的SEM分析43
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論43-50
• 4.3.1 EPS的組成分析43-44
• 4.3.2 不同固液比條件下的生物淋濾實(shí)驗(yàn)44
• 4.3.3 不同固液比條件下，加入不同EPS的生物淋濾實(shí)驗(yàn)44-46
• 4.3.4 2%條件下的EPS生物淋濾實(shí)驗(yàn)46-49
• 4.3.5 濾渣的SEM分析49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 結(jié)論51-53
• 參考文獻(xiàn)53-59
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單59-61
• 致謝61

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1 楊潔;蔡體久;汪群慧;王琪;;直接與間接生物淋濾法去除城市生活垃圾焚燒飛灰中重金屬的研究[J];北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2008年S1期

2 辛寶平;李是s，

本文編號(hào)：369588