Nghiên cứu quá trình trích ly với sự hỗ trợ của màng ứng dụng thu hồi Indium từ dung dịch thải của công nghiệp điện tử
Kỹ thuật Môi trường
Luận án này tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý, thu hồi các kim loại quý hiếm, đặc biệt là Indium, từ nguồn nước thải công nghiệp điện tử. Nhận thấy sự cần thiết trong việc giải quyết vấn đề môi trường, giảm phụ thuộc vào nguyên liệu thứ ba và tối ưu hóa chi phí sản xuất, luận án đã khảo sát các phương pháp trích ly tăng cường. Phương pháp trích ly lỏng – lỏng truyền thống thường gặp hạn chế về hệ thống cồng kềnh và lượng dung môi tiêu tốn. Để khắc phục, luận án đã đề xuất và phát triển hai phương án công nghệ trích ly tăng cường: SLMSD (Supported Liquid Membrane with Strip Dispersion) và ESMS (Extraction-Stripping with Membrane as oil – water Separators), trong đó quá trình hoàn nguyên được thực hiện đồng thời với trích ly.
Mục tiêu chung của luận án là nâng cao hiệu quả công nghệ xử lý và thu hồi kim loại quý, đất hiếm. Cụ thể, luận án khảo sát SLMSD, đề xuất và phát triển phương pháp ESMS mới, đánh giá hiệu quả của ESMS so với SLMSD và trích ly truyền thống, đồng thời xây dựng mô hình toán học cho ESMS. Đối tượng nghiên cứu chính là thu hồi Indium từ dung dịch thải khắc axit trong sản xuất màn hình tinh thể lỏng (LCD) với thành phần đặc trưng 200 mg/L In³+, 2% axit oxalic, pH=1.
Về mặt khoa học và thực tiễn, luận án có ý nghĩa cao trong việc bảo vệ môi trường và bảo tồn tài nguyên, đồng thời cung cấp một giải pháp công nghệ hiệu quả để thu hồi Indium với hiệu suất tách cao, độ tinh khiết lớn, giảm thời gian thực hiện, kích thước hệ thống nhỏ gọn và dễ vận hành. Các đóng góp chính bao gồm phát triển công nghệ ESMS mới có triển vọng ứng dụng thực tế, xây dựng mô hình toán học cho hệ ESMS, và đề xuất hướng phát triển nhằm đưa công nghệ ESMS vào thực tế.
Kết quả nghiên cứu cho thấy công nghệ ESMS-C (với pha hữu cơ được hoàn nguyên liên tục) có khả năng loại bỏ gần như hoàn toàn Indium (dưới 1 mg/L) từ dung dịch chứa axit oxalic với tốc độ trích ly cao hơn SLMSD, đạt hiệu suất thu hồi 90,6% trong khoảng 30 phút ở lưu lượng dòng qua màng 250 mL/phút. Mô hình toán học được xây dựng đã mô tả tốt quá trình, cho phép đánh giá ảnh hưởng của lưu lượng dòng qua màng và xác định các tham số quan trọng như k.A và H, từ đó định hướng thiết kế hệ ESMS làm việc liên tục. Các nghiên cứu tiếp theo được đề xuất bao gồm phát triển hệ ESMS liên tục và mở rộng ứng dụng mô hình cho quy mô công nghiệp.