The metal recovery has been a big topic in the media lately. The demand for the metals has increased drastically for due to major increase of the electrical cars. The recycling system of metals is close to nonexistent, and due to increased demand, it is important to gain the metals back to the production. The recycling is important not only to enhance the electrical car battery industry, but also in order to prevent metal electrolytes leaking to the environment, since most of them are hazardous. In the industry the metals become a problem in membrane processes, since the metal containing substances are fouling on the membrane and decrease the effectivity of the membrane.
The purpose of this work was to study if the Pitzer model could be used in order to study the pure electrolytes and predict the behaviour in multicomponent systems. The work was done with mathematical tools including calculations and literature data.
The results indicate that the Pitzer model works, therefore, it is possible to predict the behaviour of the metal electrolytes in the system. It was noticed that for the mixed electrolytes the model works between 0 to 6 mol/kg (water), and outside of this range the results were not reliable.
Tin order to receive reliable results it is important to use low molalities between 0 to 6 mol/kg (water). It was noticed the original Pitzer parameters were accurate, however, in some cases more precise optimizations can be done. With these optimizations it can be possible to gain more precise results, which can be used in appliances, which need specifically accurate modelling results. The model is an easy and inexpensive way to study if the conditions can be optimised by choosing more suitable substances in order to minimize the fouling on the membranes, increasing the coagulation of toxic substances from the wastewater and maximizing the yield of the needed metals.
Metallit ja niiden liuokset ovat olleet suuresti esillä mediassa. Metallien tarve on kasvanut tasaisesti viime vuosien aikana muun muassa lisääntyneen sähköautoteollisuuden myötä. Autojen akuissa tarvittavat metallit uhkaavat loppua nykyisellä käytöllä ja alhaisella kierrätysasteella, joten niiden takaisin saaminen käyttöön on todella tärkeää. Metallien kierrättäminen on tärkeää myös siksi, että monet niistä ovat ympäristölle haitallisia, mikäli ne pääsevät vuotamaan esimerkiksi kaivoksista lähtevien vesien mukana. Teollisuudessa on tärkeää löytää apukeinoja, joilla voidaan vähentää mineraalien saostumista esimerkiksi elektrodialyysissä puoliläpäisevien kalvojen pinnalle.
Työn tarkoituksena oli tutkia Pitzer-teoriaa ja sen soveltuvuutta puhtaiden elektrolyyttien tutkimiseksi ja liuosten käyttäytymisen ennustamisessa monikomponenttiliuoksissa. Työ tehtiin matemaattisiin malleihin perustuen ja työssä käytettiin apuna kokeellista dataa.
Tuloksista huomataan, että Pitzer-malli soveltuu aineiden liukoisuuksien ennustamiseksi mallin vaatimien rajojen sisällä. Tulokset ovat kannustavia, koska virheprosentti laskujen ja kokeellisen datan välillä on pieni. Pitzer-malli toimii työkaluna myös monikomponenttisysteemeille molaliteettirajojen sisällä. Ongelmaksi muodostui se, että monet kokeelliset tulokset ovat rajojen ulkopuolella, jolloin Pitzer-malli ei toimi luotettavasti.
Tuloksista voidaan päätellä, että Pitzer-teoriaa voidaan parhaiten käyttää, mikäli käytettyjen komponenttien konsentraatiot ovat suhteellisen pieniä. Parametrien optimointi toimii parhaiten, kun tarkastellaan erittäin pieniä määriä, jolloin jokaisen komponentin epäpuhtaudet ovat kriittisiä. Pitzer-teoria on suhteellisen halpa ja helppo työkalu selvittää liukoisuuksia ja aineiden käyttäytymistä muiden aineiden kanssa. Mallia voidaan käyttää saannon maksimoimiseksi, saostumisen vähentämiseksi ja arvokomponenttien tai haitta-aineiden erottamiseksi vesiliuoksista.