بررسی آزمایشگاهی استفاده مجدد از محلول لیتیم بروماید آلوده شده به سدیم و بازیابی یون لیتیم با روش الکترودیالیز

بزرگترین کاربرد صنعتی و تجاری از محلول لیتیم برماید، به عنوان سیال عامل در چیلرهای جذبی می باشد. هنگامی که محلول لیتیم برماید به آب معمولی آلوده می شود، مقدار یون سدیم می تواند به مقادیر بسیار بزرگ تری نسبت به مقدار مجاز افزایش یابد. افزایش مقدار یون سدیم منجر به غیرقابل استفاده شدن این محلول می گردد و باید محلول با محلول تازه و گران قیمت جایگزین گردد. از طرف دیگر دور ریز نمودن این محلول چه از لحاظ اقتصادی و چه از لحاظ محیط زیستی به هیچ وجه مقرون به صرفه نیست. لذا یافتن راهکار مناسب برای استفاده مجدد از این محلول ضروری می باشد. هدف پژوهش جداسازی نسبی یون لیتیم از سدیم و بازیابی یون لیتیم از محلول لیتیم برماید آلوده شده به سدیم با کاربرد روش غشایی الکترودیالیز بود. به این منظور یک سل الکترودیالیز طراحی و ساخته شد و در قدم اول آزمایشاتی به منظور بررسی نحوه تاثیر متغیرهای عملیاتی شامل ولتاژ اعمال شده به سامانه، غلظت لیتیم برماید در محلول خوراک و زمان انجام گرفت. توابع هدف، میزان بازیابی یون لیتیم، میزان انرژی مصرفی، شار انتقال یون لیتیم، بازده جریان، نسبت غلظت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی، دانسیته جریان و غلظت یون لیتیم در محفظه کاتدی بودند. نتایج نشان داد که با افزایش ولتاژ میزان بازیابی، شار انتقال یون لیتیم، نسبت غلظت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی، غلظت یون لیتیم در محفظه کاتدی و دانسیته جریان افزایش می یابد. هم چنین با افزایش ولتاژ میزان انرژی مصرفی نیز افزایش می یابد. با افزایش غلظت اولیه محلول لیتیم برماید دانسیته جریان، غلظت یون لیتیم در محفظه کاتدی و بازده جریان افزایش و میزان بازیابی و نسبت غلظت لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی و میزان انرژی مصرفی کاهش می یابد. حداکثر میزان بازیابی حدوداً 20 درصد در غلظت اولیه 13900 میلی گرم بر لیتر لیتیم در محلول خوراک در ولتاژ 7 ولت بدست آمد. لازم به یادآوری است که در ولتاژ 7 ولت در غلظت های 27800 و 13900 میلی گرم بر لیتر لیتیم در محلول خوراک، با گذشت 6 ساعت از فرایند نسبت غلظت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی به ترتیب حدودا 88/5 و 73 بدست آمد که این مقدار در مقایسه با محلول غیر آلوده تازه که حدودا 58 برابر بود، میزان بالایی است. ارزیابی فاکتوریل برای بررسی اثر متقابل عوامل تاثیرگذار بر روی میزان بازیابی یون لیتیم و نسبت غلطت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی به کار گرفته شد. با استفاده از نرم افزار 7.1.3 design expert طراحی آزمایشات برای متغیرهای زمان و ولتاژ در 3 سطح و متغیر غلظت یون لیتیم در محفظه کاتدی در 2 سطح صورت گرفت. مدل سازی درجه 2fi صورت گرفته برای بازیابی یون لیتیم و نسبت غلظت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی توسط نرم افزار با ضرایب همبستگی r2 به ترتیب برابر با 0/9634 و 0/9764 نشان داد که مدل ها به خوبی قابلیت تطبیق داده های آزمایشگاهی و داده های محاسبه شده را دارند. ارزیابی واریانس نشان داد که عوامل ولتاژ و زمان با prob> f کمتر از 0/0001دارای بیشترین تاثیر بر بازیابی یون لیتیم و نسبت غلطت یون لیتیم به سدیم در محفظه کاتدی هستند.