废旧石墨负极资源化利用研究及其在重金属吸附过程中的应用

发布时间：2024-03-12 04:18

　　废锂离子电池回收过程产生的废旧石墨负极由于含有重金属、有机物等而具有潜在的环境危害,其无害化处理及资源化利用近年来受到广泛关注。本论文总结了废旧石墨负极含有的杂质种类、性质和相应的除杂方法,通过系统表征、除杂以及机械力活化和原位负载实现了废旧石墨负极在重金属吸附过程中的应用,重点包括废旧石墨负极的杂质脱除、机械力活化提高吸附性能可行性的探究、机械力活化和原位负载协同提高吸附性能的机理以及复合吸附剂的吸附机理等研究。主要的研究内容与结论如下:(1)不同来源的废旧石墨负极所含杂质不同。将可能存在的杂质分为三类:第一类为电解液、粘结剂和导电剂,均可通过热解除去:第二类为固体电解质界面膜(SEI)、集流体铜箔(Cu)、集流体铝箔(A1)、铁的氧化物(FexOy)、镍钴锰的氧化物(Ni-Co-Mn-O)、Fe2TiO5和磷酸盐,均可用稀酸除去;第三类为α-Al2O3、TiO2和SiO2,不易被稀酸和稀碱除去。实验室拆解得到的废旧石墨负极(简称为石墨废料)的主要杂质为铜和有机物。工业再生流程产生的石墨浸出渣(简称为石墨浸出渣)的主要成分为层间轻微膨胀的缺陷石墨,所含杂质包括有机物、TiO2、α-A...

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 锂离子电池概述
        1.1.1 锂离子电池的结构与组成
        1.1.2 商业锂离子电池负极的发展及应用
    1.2 废旧石墨负极的资源化再生
        1.2.1 废旧石墨负极回收与再生的必要性
        1.2.2 废旧石墨负极回收与再生现状
    1.3 废旧石墨负极再生为重金属吸附剂的研究现状
        1.3.1 再生为重金属吸附剂的现状与问题
        1.3.2 提高吸附剂吸附性能的改性方法
    1.4 研究思路和研究内容
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究内容
第2章 废旧石墨负极的杂质分析与脱除
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验试剂与仪器
        2.2.3 表征方法
    2.3 废旧石墨负极的杂质分析
        2.3.1 第一类废旧石墨负极的杂质分析
        2.3.2 第二类废旧石墨负极的杂质分析
    2.4 杂质的性质和除杂方法
    2.5 废旧石墨负极的除杂
        2.5.1 杂质成分的分析
        2.5.2 除杂方法的选取
        2.5.3 除杂结果分析
    2.6 本章小结
第3章 机械力活化法活化废旧石墨制备高效复合重金属吸附剂
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器
        3.2.2 表征方法
        3.2.3 复合吸附剂制备方法
        3.2.4 吸附实验方法
    3.3 机械力活化法提高复合吸附剂的吸附性能
        3.3.1 机械力活化条件对吸附性能的影响
        3.3.2 不同吸附剂对Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)吸附性能的对比
    3.4 纯化石墨、活化石墨和复合吸附剂的表征
    3.5 吸附性能提升的机理
    3.6 石墨浸出渣在重金属吸附过程中的初步应用
    3.7 本章小结
第4章 复合吸附剂的吸附性能与吸附机理
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂和仪器
        4.2.2 表征方法
        4.2.3 吸附实验方法
        4.2.4 吸附动力学模型
        4.2.5 吸附等温线
        4.2.6 吸附热力学
        4.2.7 解吸实验方法
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 不同吸附条件对吸附性能的影响
        4.3.2 吸附动力学
        4.3.3 吸附等温线
        4.3.4 吸附热力学
        4.3.5 吸附机理
        4.3.6 复合吸附剂稳定性
        4.3.7 循环吸附性能
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 建议和展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3926531