Nickel sulfate solution fluoride separation with hydrous zirconium oxide
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Resumo
Fluoride is an impurity in nickel sulfate production, which is required for electric vehicle batteries. Hydrous zirconium oxide
(HZO) was evaluated for removing fuoride from nickel sulfate solution. Maximum fuoride removal occurred at pH value
4 and optimal pH value is 4–5, considering Zr solubility. Fluoride availability decreases with pH due to hydrogen fuoride
and zirconium fuoride aqueous species. Fluoride removal is initially rapid, with 50 wt.% removal in 7 min, followed by
slow removal up to 68 wt.% after 72 h and follows second order rate kinetics. Fluoride removal was dominated by an ion
exchange mechanism and resulting Zr–F bonds were observed using Fourier-transform infrared spectroscopy. The presence
of nickel sulfate decreased loading capacity compared to a salt-free solution. HZO maintained adsorption capacity through
fve cycles of loading and regeneration.
Abstract
O flúor é uma impureza na produção de sulfato de níquel, que é necessária para baterias de veículos elétricos. O óxido de zircônio hidratado (HZO) foi avaliado para remover o flúor da solução de sulfato de níquel. A remoção máxima de flúor ocorreu no valor de pH 4 e o valor de pH ideal é 4–5, considerando a solubilidade do Zr. A disponibilidade de flúor diminui com o pH devido às espécies aquosas de flúor de hidrogênio e flúor de zircônio. A remoção de flúor é inicialmente rápida, com remoção de 50% em peso em 7 min, seguida por remoção lenta de até 68% em peso após 72 h e segue a cinética de taxa de segunda ordem. A remoção de flúor foi dominada por um mecanismo de troca iônica e as ligações Zr–F resultantes foram observadas usando espectroscopia infravermelha de transformada de Fourier. A presença de sulfato de níquel diminuiu a capacidade de carga em comparação com uma solução sem sal. O HZO manteve a capacidade de adsorção por meio de cinco ciclos de carga e regeneração.
Assunto
Óxido de zircônio, Flúor, Adsorção
Palavras-chave
Hydrous zirconium oxide, Nickel sulfate, Fluoride, Adsorption, Anion exchange
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https://link.springer.com/article/10.1007/s42864-023-00241-1#:~:text=Hydrous%20zirconium%20oxide%20(HZO)%20was,and%20zirconium%20fluoride%20aqueous%20species.