Litiumin talteenotto happamien sulfaattimaiden vesistä

Litium on kevyt ja reaktiivinen alkalimetalleihin kuuluva alkuaine. Sitä hyödynnetään monessa kemiallisessa tuotteessa: metalliseoksissa, lasissa, lääkkeissä ja akuissa. Malmista louhimisen lisäksi litiumia on mahdollista erottaa suolaisesta vedestä. Joillakin alueilla veden korkea suolapitoisuus mahdollistaa litiumin tuottamisen haihduttamalla suolavettä ensin altaissa ja sen jälkeen saostamalla sen suolaksi. Merivedestä talteenotto on hankalampaa alhaisten pitoisuuksien takia. Litiumin muita erotusmenetelmiä ovat adsorptio, neste-neste-uutto ja membraaniprosessit. Happamat sulfaattimaat ovat sedimenttejä, joiden pH on alle 4, ja ne sisältävät paljon metalleja, jotka ovat haitallisia luonnolle. Suomessa happamat sulfaattimaat esiintyvät pääasiassa länsirannikolla, jonka vesissä on kohonneita määriä eri alkuaineita, kuten kobolttia ja mangaania. Tässä opinnäytetyössä keskityttiin litiumin talteenottoon happamien sulfaattimaiden vaikuttamista vesistä dialyysillä. Dialyysikenno litiumioneja johtavalla keraamisella membraanilla erottimena valmistettiin mikromittakaavaan. Tuubin muotoinen membraani asetettiin lasisen näytepullon sisään, joka täytettiin 0,1-molaarisella suolahapolla. Näytepullon korkkiin tehtiin reikä, jossa membraani pysyi kiinni. SUS 304 -elektrodit sijoitettiin kennon positiiviselle ja negatiiviselle puolelle. Vesinäytteet pipetoitiin tuubiin ja Li-ionien annettiin dialysoitua näytteestä membraanin läpi happoliuokseen, aika muuttujana. Erotus suoritettiin joka vesinäytteelle yhdestä kolmeen, osalla näytteistä kahdesta neljään vuorokautta. Tulosten perusteella Li-pitoisuudet positiivisella puolella olivat moninkertaiset, mikä osoittaa hiukkasten irronneen membraanista. Sarjojen tulokset olivat yleisesti samanlaiset. Pitoisuudet kasvoivat alussa ja tasoittuivat viimeisessä pisteessä. Enemmän tutkimusta tarvitaan selvittämään, kuinka kennosta saadaan toimiva.Lithium, one of the alkali metals, is a light and reactive element which is used in many chemical products: alloys, glass, medicine and batteries. Besides mining from ore, it can be recovered from saline water. In some areas high salinity of water makes it possible to produce it by evaporation of brine in ponds and subsequently precipitation to salt. Recovery from seawater is more difficult than from brines because of its low metal contents. Other separation methods include adsorption, liquid-liquid extraction and membrane processes Acid sulfate soils are sediments that have a pH below 4 and contain many metals which is harmful to nature. In Finland acid sulfate soils appear mainly on the west coast where elements such as cobalt and manganese are in high quantities. This thesis focused on the recovery of Li from waters affected by these soils with dialysis. A dialysis cell was prepared in micro scale with a lithium ion conducting ceramic membrane as separator. The membrane in the form of a tube was placed inside a glass vial filled with 0,1 molar hydrochloric acid. A hole was made in the cap of the vial to hold the membrane. SUS 304 electrodes were placed on the positive and negative side of the cell. Water samples were pipetted inside the tube and Li ions were dialyzed from samples through the membrane to acid solution, time as variable. Experiments for each water sample occurred from 1 to 3 and for some samples 2 to 4 days. The results for concentrations of Li on the positive side were many times higher, which indicates that particles have come loose of the membrane. The results of the series were similar to each other in general. The concentrations increased at the beginning and equalized in the end. Further study is needed to inspect how to get the cell functional