Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/64139
| Title: | การรีไซเคิลแมงกานีสออกไซด์จากแบตเตอรี่อัลคาไลน์เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ |
| Other Titles: | Recovery of manganese oxide from spent alkaline batteries |
| Authors: | ปรุตม์ วนะบดีนิมิต พิชญาภา หวังเทอดเกียรติ |
| Advisors: | นิสิต ตัณฑวิเชฐ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Nisit.T@Chula.ac.th |
| Subjects: | แมงกานีสออกไซด์ แบตเตอรี่ Manganese oxides Electric batteries |
| Issue Date: | 2561 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | ในปัจจุบันมีการใช้แบตเตอรี่อัลคาไลน์จำนวนมากเพื่อให้พลังงานแก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วโลก การทิ้งแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วโดยปกติจะถูกฝังกลบลงดิน และนำไปเผา ซึ่งทำให้เกิดมลภาวะที่เกิดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในอนาคต ดังนั้นเพื่อลดปริมาณขยะในสิ่งแวดล้อม และลดการใช้ทรัพยากรโลก งานวิจัยนี้จึงมีจุดมุ่งหมายที่จะรีไซเคิลแมงกานีสซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่สำคัญในแบตเตอรี่อัลคาไลน์ในรูปแบบของแมงกานีสออกไซด์ (MnO₂) เพื่อนำกลับมาสร้างเป็นแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ แบตเตอรี่จะถูกนำมาแยกชิ้นส่วน นำมาบด ล้างด้วยน้ำกลั่นเพื่อกำจัดโพแทสเซียมและคลอไรด์ ชะล้างด้วยกรดซัลฟิวริก และนำมาตกตะกอนแมงกานีสจากสารละลายโดยวิธี ก) การตกตะกอนทางเคมีโดยใช้โซเดียมไฮดรอกไซด์ ข) การตกตะกอนโดยใช้กระแสไฟฟ้า องค์ประกอบทางกายภาพ ทางเคมี และประสิทธิภาพของแมงกานีสจะทดสอบโดยเทคนิค ICP, EDS, XRF, XRD, ORR และ OER โดยงานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการทดลองคือหาวิธี และสภาวะที่เหมาะสมในการสังเคราะห์แมงกานีส และหาองค์ประกอบทางเคมี เฟส และขนาดอนุภาคที่เหมาะสมในการสร้างแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ และตัวเก็บประจุยิ่งยวด สภาวะที่เหมาะสมในการล้างขั้วแคโทดคือน้ำกลั่น 5 มิลลิลิตร/ 1 กรัมของขั้วแคโทด สภาวะการชะล้างที่เหมาะสมคือกรดซัลฟิวริก 2 โมล/ลิตร/1 กรัมของขั้วแคโทด ใช้กรดออกซาลิก 36.25 กรัม/ลิตร เป็นตัวรีดิวซ์ ที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ในสภาวะนี้จะสามารถละลายขั้วแคโทดได้ประมาณร้อยละ 90 ในการตกตะกอนทางเคมีพบว่าสามารถแยกแมงกานีสไดออกไซด์ได้ร้อยละ 70 ในเฟสของอัลฟ่า แต่ยังมีการปนเปื้อนของสังกะสีเล็กน้อย ส่วนการตกตะกอนด้วยกระแสไฟฟ้าพบว่าขั้วแอโนดและแคโทดที่เหมาะสมพบว่าเป็นตะกั่วและเหล็กกล้าไร้สนิมตามลำดับ ภายใต้ความหนาแน่นกระแส 0.05 แอมแปร์/ตารางเซนติเมตร เป็นเวลา 3 ชั่วโมงพบว่าสามารถรีไซเคิลแมงกานีสไดออกไซด์ได้ร้อยละ 70 ในเฟสแกมมา และไม่มีการปนเปื้อนของสังกะสี |
| Other Abstract: | Nowadays, a lot of alkaline batteries are used to power small electronic devices around the world. The disposal of spent batteries is normally dumped in the landfill or incineration sites that causes environmental problems in the future. To reduce wastes released to the environment and reduce the consumption of global resources, this project aims to recover manganese, one of the major elements in the alkaline batteries, in form of MnO₂ by hydrometallurgical process and reuse in zinc-air batteries. The spent batteries were dismantled and separated. The cathode material was crushed, washed with water (to reduce potassium and chloride) and leached with sulfuric acid. Then, manganese was precipitated from the solution by (i) chemical precipitation using NaOH or (ii) electrolysis precipitation process. The compositions and morphologies and efficacy were analysed by the ICP, EDS, XRF, XRD, ORR and OER. The goal is to find the suitable methods and conditions to be used in the manganese recovery that produce MnO₂ with the appropriate properties for using in the zinc-air batteries and supercapacitors. The suitable conditions in washing cathode was 5 ml (water)/g (spent cathode). The suitable leaching conditions were 2 mol/L H₂SO₄ and 20 ml (H₂SO₄ solution) /g (cathode) with 36.25 g/L oxalic acid at room temperature. Under such conditions, around 90 %wt cathode material was leached out after 2 hours. In chemical precipitation, about 70% Mn was recovered in from of alpha MnO₂, but with little Zn impurity in the sediment. In electrolysis precipitation, the suitable anode and cathode were found to be lead and stainless steel, respectively. Under the current density of 0.05 A/cm2 for 3 hours, 70% Mn was recovered in form of gamma MnO₂ with no zinc impurity. |
| Description: | โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาเคมีวิศวกรรม คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2561 |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/64139 |
| Type: | Senior Project |
| Appears in Collections: | Sci - Senior Projects |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Paruth_V_Se_2561.pdf | 3.6 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.