Selective Extraction of Lithium Cations From Mixture of Alkali Metal Chlorides Using Electrobaromembrane Process

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The problem of low-reagent separation of Na+, K+ and Li+ cations is becoming increasingly important in connection with the search for new technologies for the extraction of lithium from brines and the recovery of this valuable element from already used energy sources. This paper presents the results of testing the electrobaromembrane process, in which the gradients of the electric field and pressure field are directed in opposite directions. The experiments were carried out in a laboratory flow cell, the desalting and concentration chambers of which are separated by a track-etched membrane and limited by MA-41 anion-exchange membranes. The working area of each membrane is 30 cm2. The processed solution contains 70, 75 and 55 mmol/L LiCl, KCl and NaCl, respectively. It has been shown that at a current density of 11,7 mA/cm2 and a pressure difference of 0.20 bar in the desalting circuit, it is possible to ensure an accumulation rate of Li+ cations equal to 0,05 mol/(m2 h), and a rate of loss of Na+ and K+ cations from this circuit , equal to minus 0,09 and minus 0,25 mol/(m2h), respectively. Factors that can influence the efficiency of separation of Li+ and Na+, K+ are considered.

About the authors

D. Yu. Butylskii

Kuban State University

Email: v_nikonenko@mail.ru
Russian Federation, 149 Stavropolskaya St., 350040 Krasnodar

V. A. Troitskiy

Kuban State University; Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Email: v_nikonenko@mail.ru
Russian Federation, 149 Stavropolskaya St., 350040 Krasnodar; 132 Prosveschenia str., 346428 Novocherkassk

N. V. Smirnova

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)

Email: v_nikonenko@mail.ru
Russian Federation, 132 Prosveschenia str., 346428 Novocherkassk

N. D. Pismenskaya

Kuban State University

Email: v_nikonenko@mail.ru
Russian Federation, 149 Stavropolskaya St., 350040 Krasnodar

P. Yu. Apel

Joint Institute for Nuclear Research

Email: v_nikonenko@mail.ru
Russian Federation, 6 Joliot-Curie St., 141980 Dubna

I. V. Blonskaya

Joint Institute for Nuclear Research

Email: v_nikonenko@mail.ru
Russian Federation, 6 Joliot-Curie St., 141980 Dubna

V. V. Nikonenko

Kuban State University

Author for correspondence.
Email: v_nikonenko@mail.ru
Russian Federation, 149 Stavropolskaya St., 350040 Krasnodar

References

  1. Bradley D.C., Stillings L.L., Jaskula B.W., Munk L., McCauley A.D. Lithium, 1802K, Reston, VA, 2017.
  2. Zhang Y., Yu D., Jia C., Sun L., Tong A., Wang Y., Wang Y., Huang L., Tang J. // Desalination. 2023. V. 66. P. 116891.
  3. Рябцев А. Д., Коцупало Н. П., Вахромеев А. Г., Комин М. Ф. // Рациональное освоение недр. 2013. №. 1. С. 44–51.
  4. Gabra G.G., Torma A.E. // Hydrometallurgy. 1978. V. 3. №. 1. P. 23–33.
  5. Shi D., Zhang L., Peng X., Li L., Song F., Nie F., Ji L., Zhang Y. // Desalination. 2018. V. 441. P. 44–51.
  6. Besserguenev A.V., Fogg A.M., Francis R.J., Price S.J., Hare D. O’, Isupov V.P., Tolochko B.P. // Chem. Mater. 1997. V. 9. №. 1. P. 241–247.
  7. Chitrakar R., Kanoh H., Miyai Y., Ooi K. // ChemInform. 2001. V. 32. №. 4. P. 3151–3157.
  8. Guo Y., Yu J., Su H., Lin S. // Desalination. 2001. V. 571. №. 117113.
  9. Wang J., Yue X., Wang P., Yu T., Du X., Hao X., Abudula A., Guan G. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2022. V. 154. №. 111813.
  10. Zhang Y., Xu R., Wang L., Sun W., Guan G. // Miner. Eng. 2022. V. 180. №. 107468.
  11. Lai X., Xiong P., Zhong H. // Miner. Eng. 2020. V. 192. №. 105252.
  12. Zhu R., Wang S., Srinivasakannan C., Li S., Yin S., Zhang L., Jiang X., Zhou G., Zhang N. // Environ. Chem. Lett. 2023. V. 21. №. 3. P. 1611–1626.
  13. Lide D.R., CRC Handbook of Chemistry and Physics 86TH Edition. 2005.
  14. Wei X., Gao W., Wang Y., Wu K., Xu T. // Sep. Purif. Technol. 2022. V. 280. №. 119909.
  15. Бутыльский Д. Ю., Письменская Н. Д., Никоненко В. В. // Успехи химии. 2023. Т. 92. С. 4. (англоязычная версия: Butylskii D.Y., Dammak L., Larchet C., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V. // Russ. Chem. Rev. 2023. V. 92. P. 5074.)
  16. Gao S.-L., Qin Z.-X., Wang B.-F., Huang J., Xu Z.-L., Tang Y.-J. // Desalination. 2024. V. 572. №. 117142.
  17. Ying J., Lin Y., Zhang Y., Yu J. // ACS ES and T Water. 2023. V. 3. №. 7. P. 1720–1739.
  18. Wang H., Zeng G., Yang Z., Chen X., Wang L., Xiang Y., Zeng X., Feng Z., Tang B., Yu X., Zeng Y. // Sep. Purif. Technol. 2024. V. 330. №. 125254.
  19. Figueira M., Rodríguez-Jiménez D., López J., Reig M., Cortina J. L., Valderrama C. // Desalination. 2023. V. 549. №. 1116321.
  20. Bazrgar Bajestani M., Moheb A., Dinari M. // Desalination. 2020. V. 486. №. 114476.
  21. Sharma P.P., Yadav V., Rajput A., Gupta H., Saravaia H., Kulshrestha V. // Desalination. 2020. V. 496. №. 114755.
  22. Ying J., Luo M., Jin Y., Yu J. // Desalination. 2020. V. 492. №. 1146215.
  23. Brewer A.K., Madorsky S.L., Westhaver J.W. // Science. 1946. V. 104. №. 2694. P. 156 –157.
  24. Forssell P., Kontturi K. // Sep. Purif. Technol. 1983. V. 18. №. 3. P. 205 – 214.
  25. Kontturi K., Pajari H. // Sep. Purif. Technol. 1986. V. 21. №. 10. P. 1089–1099.
  26. Tang C., Bondarenko M.P., Yaroshchuk A., Bruening M.L. // J. Memb. Sci. 2021. V. 638. № 119684.
  27. Butylskii D.Y., Pismenskaya N.D., Apel P.Y., Sabbatovskiy K.G., Nikonenko V.V. // J. Memb. Sci. 2021. V. 635. №. 119449.
  28. Butylskii D., Troitskiy V., Chuprynina D., Dammak L., Larchet C., Nikonenko V. // Membranes. 2021. V. 13. №. 5. Art. 509.
  29. Сарапулова В.В., Пасечная Е.Л., Титорова В.Д., Письменская Н.Д., Апель П.Ю., Никоненко В.В. // Мембраны и мембранные технологии. 2020. Т. 10. № 5. С. 350–370. (англоязычная версия: Sarapulova V. V., Pasechnaya E.L., Titorova V.D., Pismenskaya N.D., Apel P.Y., Nikonenko V. V. // Membr. Membr. Technol. 2020. V. 2. P. 332–350.)
  30. Kozhina E., Panov D., Kovalets N., Apel P., Bedin S. // Nanotechnology. 2023. V. 35. № 3. Art. 035601.
  31. Flerov G.N., Apel P.Y., Didyk A.Y., Kuznetsov V.I., Oganesyan R.T. // Soviet At. Energy. 1989. V. 67, P. 763–70.
  32. Apel P. Y. //Encyclopedia of membrane science and technology. 2013. P. 1–25.
  33. Monopolar membranes. http://www.azotom.ru/monopolyarnye-membrany/ (accessed September 26, 2023).
  34. Сарапулова В.В., Титорова В.Д., Никоненко В.В., Письменская Н.Д. // Мембраны и мембранные технологии. 2019. Т. 9. № 3. С. 198–213. (англоязычная версия: Sarapulova V.V., Titorova V.D., Nikonenko V.V., Pismenskaya N.D. // Membr. Membr. Technol. 2019. V. 1. № 3. P. 168–182.)
  35. Белей И., Кармацких С. А., Речапов Д. А., Цыпкин Е. Б., Коростелев А. С., Антоненко Д. В. // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2018. №. 4. С. 23–30.
  36. Кислый, А. Г., Бутыльский, Д. Ю., Мареев, С. А., & Никоненко, В. В. // Мембраны и мембранные технологии. 2021. Т. 11. № 2. С. 146–154. (англоязычная версия: Kislyi A.G., Butylskii D.Y., Mareev S.A., Nikonenko V.V. // Membr. Membr. Technol. 2021. V. 3. № 2. P. 131–138.)
  37. Zhao Y., Xiang X., Wang M., Wang H., Li Y., Li J., Yang H. // Desalination. 2021. V. 512. №. 115126.
  38. Tang C., Yaroshchuk A., Bruening M. L. // Chem. Commun. 2020. V. 56. №. 74. P. 10954 –10957.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».