Литий-иондық батареялардың қара массасын шаймалау үшін пайдаланылған кофе тұнбасынан тотықсыздандырғыш компоненттерді дайындау және экстракциялау
DOI:
https://doi.org/10.15328/cb2026_165Кілт сөздер:
литий-ионды батареяларды, қара масса, кофе тұнбасы, экстракция, шаймалау әдісіАңдатпа
Пайдаланылған кофе тұнбасы (ПКТ) тотықсыздандырғыш белсенділігі бар органикалық қосылыстардың қолжетімді көзі болып табылады және литий-ионды батареяларды (ЛИБ) гидрометаллургиялық қайта өңдеуде пайдаланылуы мүмкін. Жұмыста пайдаланылған кофе тұнбасын дайындау, тотықсыздандырғыш белсенді компоненттерді алу және алынған экстрактты NCA-құрамды қара массаны шаймалауда қолдану зерттелді. Конвективті, вакуумдық және біріктірілген кептіру, гранулометриялық құрамның әсері, сондай-ақ экстракцияның үш әдісі – мацерация, Сокслет аппаратында экстракциялау және ультрадыбыстық экстракция (УДЭ) – салыстырылды. Біріктірілген кептіру режимі соңғы ылғалдылықты 0,5–0,8 % және пайдаланылған кофе тұнбасының 250–1000 мкм негізгі фракцияларының жоғары тотықсыздандырғыш қабілетін қамтамасыз етті. Тотықсыздандырғыш белсенді компоненттердің ең жоғары меншікті шығымы қатты және сұйық фазалар қатынасы (Қ:С) 1:40 болғанда мацерация кезінде алынды (37,6 ± 1,5 мг аскорбин қышқылының эквиваленті (АҚЭ)·г-1); Қ:С = 1:10 кезінде ең жоғары шығымды Сокслет аппаратында экстракциялау берді, алайда УДЭ салыстырмалы концентрациялы экстрактты 240 мин емес, 30 мин ішінде алуға мүмкіндік берді. Концентрациялаудан кейін УДЭ экстрактының тотықсыздандырғыш қабілеті 18,7 мг АҚЭ·мл-1 құрады.
2 М лимон қышқылы мен ПКТ экстракты қолданылғанда шаймалау дәрежесі Ni үшін 73,5 ± 4,3 %, Co үшін 81,2 ± 5,6 % және Li үшін 98,9 ± 2,5 % құрады, ал тотықсыздандырғышсыз лимон қышқылында Ni және Co үшін бұл көрсеткіштер 35,1 және 33,4 % болды. Тиімділік бойынша лимон қышқылы–ПКТ экстракты жүйесі лимон қышқылы–H2O2 жүйесінен (Ni үшін 90,4 %, Co үшін 91,4 %) төмен болды, бірақ тотықсыздандырғышсыз лимон қышқылымен салыстырғанда Ni және Co-ның едәуір жоғары алынуын қамтамасыз етті. Алынған нәтижелер ПКТ-ден алдын ала алынған сұйық экстрактты зерттелген NCA-құрамды қара массаны 2 М лимон қышқылымен шаймалауда биогенді тотықсыздандырғыш ретінде пайдалануға болатынын көрсетеді.
Әдебиеттер тізімі
1. Grand View Research (2026) Lithium-ion Battery Recycling Market Size, Share & Trends Analysis Report, 2026-2033
2. Kresse C, Bookhagen B, Buarque Andrade L, Frenzel M (2025) Recycling 10:122. http://doi.org/10.3390/recycling10040122
3. European Parliament and Council (2023) Regulation (EU) 2023/1542 of the European Parliament and of the Council of 12 July 2023 concerning batteries and waste batteries, amending Directive 2008/98/EC and Regulation (EU) 2019/1020 and repealing Directive 2006/66/EC.
4. Donnelly L, Pirrie D, Power M, Corfe I, Kuva J, Lukkari S, et al. (2023) Recycling 8:59. http://doi.org/10.3390/recycling8040059
5. Yang Y, Lei S, Song S, Sun W, Wang L (2020) Waste Manag 102:131–138. http://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.09.044
6. Biswal BK, Zhang B, Thi Minh Tran P, Zhang J, Balasubramanian R (2024) Chem Soc Rev 53:5552–5592. http://doi.org/10.1039/D3CS00898C
7. Musariri B, Akdogan G, Dorfling C, Bradshaw S (2019) Miner Eng 137:108–117. http://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.03.027
8. Chen X, Luo C, Zhang J, Kong J, Zhou T (2015) ACS Sustain Chem Eng 3:3104–3113. http://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b01000
9. Zeng L, Shen H, Huang H, Zhang W (2026) Waste Manag 219:115571. http://doi.org/10.1016/j.wasman.2026.115571
10. Wu Z, Soh T, Chan JJ, Meng S, Meyer D, Srinivasan M, et al. (2020) Environ Sci Technol 54:9681–9692. http://doi.org/10.1021/acs.est.0c02873
11. Pant D, Dolker T (2017) Waste Manag 60:689–695. http://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.09.039
12. Ungureanu N, Vlăduț N-V (2026) Sustainability 18:4127. http://doi.org/10.3390/su18084127
13. Švecová T, Bobková A, Demianová A, Bobko M, Mesárošová A, Jurčaga L, et al. (2025) J Microbiol Biotechnol Food Sci e12112. http://doi.org/10.55251/jmbfs.12112
14. Pyrzynska K (2026) Materials 19:1720. http://doi.org/10.3390/ma19091720
15. Zouari Ayadi D, Akermi S, Chaari M, Elhadef K, Abdelhdi C, Jlaiel L, et al. (2025) Food Biosci 71:107113. http://doi.org/10.1016/j.fbio.2025.107113
16. Gligor O, Clichici S, Moldovan R, Muntean D, Vlase A-M, Nadăș GC, et al. (2023) Plants 12:712. http://doi.org/10.3390/plants12040712
17. Tazhibayeva A, Tanash A, Zhigalenok Y, Abdimomyn S, Malik S, Zhumadil K, et al. (2025) RSC Adv 15:42450–42459. http://doi.org/10.1039/D5RA06474K
18. Işıl Berker K, Güçlü K, Tor İ, Demirata B, Apak R (2010) Food Anal Methods 3:154–168. http://doi.org/10.1007/s12161-009-9117-9
19. Oyaizu M (1986) Jpn J Nutr Diet 44:307–315. http://doi.org/10.5264/eiyogakuzashi.44.307
20. Erbay Z, Icier F (2010) Crit Rev Food Sci Nutr 50:441–464. http://doi.org/10.1080/10408390802437063
21. Osorio-Arias J, Delgado-Arias S, Cano L, Zapata S, Quintero M, Nuñez H, et al. (2020) Waste Biomass Valorization 11:5015–5026. http://doi.org/10.1007/s12649-019-00793-9
22. Tham NN, Zhang J, Tan HR, Wang W, Sng A, Hnin YYK, et al. (2026) ACS Appl Mater Interfaces 18:3696–3704. http://doi.org/10.1021/acsami.5c15726
23. Charbonneau V, Larouche F, Amouzegar K, Vijh A, Soucy G, Veilleux J (2025) J Power Sources Adv 36:100193. http://doi.org/10.1016/j.powera.2025.100193
24. Hou D, Xu Z, Yang Z, Kuai C, Du Z, Sun C-J, et al. (2022) Nat Commun 13:3437. http://doi.org/10.1038/s41467-022-30935-y
25. Mellin M, Mokhtarpour M, Mohseni E, Phillips R, Cherkashinin G, Jaegermann W, et al. (2025) J Mater Chem A 13:42463–42477. http://doi.org/10.1039/D5TA02948A
26. Bak S-M, Hu E, Zhou Y, Yu X, Senanayake SD, Cho S-J, et al. (2014) ACS Appl Mater Interfaces 6:22594–22601. http://doi.org/10.1021/am506712c
27. Mulimbayan F, Reguyal F, Zhang W, Cao P (2026) ACS Sustain Chem Eng 14:11764–11772. http://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6c00069
Жарияланды
Журналдың саны
Бөлім
Лицензия
Авторлық құқық (c) 2026 A. Bekmagambetov, S. Abdimomyn, A. Grigoryev, M. Simonov, F. Malchik
Бұл жұмыс Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Дүние жүзінде.
Авторлар өз жұмыстарының авторлық құқықтарын сақтайды және Creative Commons Attribution License (CC BY-NC-ND 4.0) шарттарымен лицензиялау арқылы журналға осы жұмысты алғаш рет жариялау құқығын береді. Бұл басқа адамдарға жұмыстың авторын көрсете отырып және осы журналдағы бастапқы басылымға сілтеме жасау арқылы таратуға мүмкіндік береді.
