Tên luận án:
Nghiên cứu thu hồi và định hướng ứng dụng kim loại đất hiếm trong các thiết bị điện, điện tử
Ngành:
Không có thông tin trong văn bản.
Tóm tắt nội dung tài liệu:
Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu thu hồi và ứng dụng các kim loại đất hiếm (REM) từ chất thải điện tử, cụ thể là nam châm trong ổ cứng máy tính đã thải bỏ. Nhận thấy chất thải điện tử là nguồn chất thải nguy hại nhưng cũng chứa các nguyên tố quý hiếm có giá trị kinh tế và công nghiệp cao, nghiên cứu đặt mục tiêu phát triển quy trình thu hồi hiệu quả và bền vững.
Mục tiêu chính của luận án là thu hồi tổng các kim loại đất hiếm như Nd, Pr, Dy, Tb từ nam châm ổ cứng bằng phương pháp hóa học. Các kim loại đất hiếm thu hồi sau đó được sử dụng để tổng hợp vật liệu nano perovskite (REFeO3) bằng phương pháp sol-gel, với định hướng ứng dụng làm chất xúc tác quang trong xử lý chất nhuộm màu.
Nghiên cứu đã đánh giá các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình tiền xử lý, hòa tách và thu hồi REM. Kết quả cho thấy nam châm ổ cứng thải bỏ chứa khoảng 26% tổng khối lượng kim loại đất hiếm, trong đó Nd chiếm tới 20,87%. Quy trình tiền xử lý bao gồm nung ở 300°C giúp khử từ hoàn toàn. Hiệu suất hòa tách đạt 98% khi sử dụng axit sunphuric 1,2M, thời gian phản ứng 15 phút và kích thước hạt 0,2 mm. Phương pháp thu hồi hai bước, kết tinh chọn lọc muối sunphat kép với natri và kết tủa oxalat, đã giúp thu hồi hơn 90,4% tổng REM mà không lẫn tạp chất.
Vật liệu perovskite REFeO3 tổng hợp được có cấu trúc tinh thể bát diện orthorhombic, hình dạng giả cầu, liên kết chuỗi với kích thước 50-100 nm, diện tích bề mặt lớn hơn 10,19 m²/g và năng lượng vùng cấm 1,80 eV. Vật liệu này thể hiện hoạt tính quang xúc tác hiệu quả trong phân hủy chất nhuộm màu xanh metylen và có khả năng tái sử dụng ổn định qua nhiều chu kỳ. Luận án đã đề xuất một quy trình tổng thể từ thu gom, tiền xử lý, hòa tách, thu hồi kim loại đất hiếm đến tổng hợp vật liệu perovskite, mở ra triển vọng ứng dụng thực tiễn trong tái chế tài nguyên và bảo vệ môi trường.
Mục lục chi tiết:
- MỞ ĐẦU
- 1. Lý do thực hiện đề tài
- 2. Mục tiêu nghiên cứu
- 3. Phạm vi nghiên cứu của luận án
- 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
- 5. Cấu trúc của luận án: Luận án gồm 114 trang với các phần: Mở đầu (03 trang); Chương 1 - Tổng quan (34 trang); Chương 2 - Thực nghiệm và phương pháp phân tích (27 trang); Chương 3 - Kết quả và thảo luận (50 trang); Kết luận và kiến nghị (01 trang); Tài liệu tham khảo (131 tài liệu); Danh mục các công trình đã công bố của luận án (4 công trình); Luận án có 29 bảng, 61 hình vẽ và đồ thị.
- CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
- 1.1 Chất thải điện, điện tử và thành phần đất hiếm trong thiết bị điện, điện tử
- 1.2 Thu hồi kim loại đất hiếm trong chất thải điện, điện tử
- 1.3 Giới thiệu vật liệu Perovskite và phương pháp tổng hợp
- 1.4 Ứng dụng của vật liệu perovskite đất hiếm
- CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ
- 2.1. Đối tượng và hóa chất nghiên cứu
- 2.2. Quy trình nghiên cứu
- 2.3. Nội dung các hoạt động nghiên cứu
- 2.3. Phương pháp phân tích
- CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
- 3.1. Quá trình tiền xử lý thu hồi nam châm ổ cứng thải bỏ
- 3.2. Hòa tách, thu hồi kim loại đất hiếm từ nam châm
- 3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung xử lý nam châm
- 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ axit và thời gian hòa tách tới hiệu suất hòa tách
- 3.2.3. Ảnh hưởng của kích thước hạt bột nam châm tới hiệu suất hòa tách
- 3.2.4. Ảnh hưởng tỉ lệ rắn/lỏng đến hiệu suất hòa tách
- 3.3. Thu hồi tổng kim loại đất hiếm bằng phương pháp kết tủa
- 3.4. Tối ưu hóa quá trình hòa tách để thu hồi kim loại đất hiếm
- 3.5 Đánh giá sơ bộ chi phí hóa chất cho quá trình thu hồi
- 3.6. Đặc tính vật liệu Peroveskit tổng hợp từ muối đất hiếm thu hồi
- 3.6.1. Đánh giá một số yếu tố ảnh hưởng tới quy trình tổng hợp vật liệu
- 3.6.2. Cấu trúc và thành phần của vật liệu
- 3.6.3. Hình thái và đặc trưng vật lý của vật liệu
- 3.6.4. Tính chất quang xúc tác của vật liệu
- 3.7. Đánh giá hoạt tính quang xúc tác trong phân hủy MB
- 3.7.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quang xúc tác
- 3.7.2. So sánh hoạt tính xúc tác của hai vật liệu ReFeO3 và NdFeO3
- KẾT LUẬN
- KIẾN NGHỊ