Русский
English 64-77 стр.
В данной работе исследован процесс электрохимического получения диоксида марганца из 10% сернокислого электролита выщелачивания активной массы отработанных марганцево-цинковых хи-мических источников тока. Актуальность темы обусловлена широким применением MnO2 в современной промышленности и необходимостью разработки эффективных методов его получения из вторичного сы-рья. Цель исследования состояла в изучении влияния температуры электролита и ультразвукового воздей-ствия на свойства и размеры частиц получаемого диоксида марганца. Методика эксперимента включала электролиз в трехэлектродной ячейке при варьировании температуры от 30°С до 90°С и плотности тока 3-5 А/дм2. Ультразвуковая обработка электролита осуществлялась при частоте 20 кГц. Полученные образцы MnO2 исследовались методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеновского энергодисперсионного анализа. Результаты показали, что повышение температуры электролита ведет к росту размеров частиц диоксида марганца от 0.2 до 5-10 мкм. Введение ультразвука позволяет получать высокодисперсный MnO2 с размерами кристаллитов менее 50 нм. Максимальный выход по току (92%) обеспечивается при 60°С и плотности тока 5 А/дм2. Практическая значимость работы связана с возможностью получения наноструктурированного диоксида марганца с улучшенными электрохимическими характеристиками из отработанного сырья. Дальнейшие исследования будут направлены на оптимизацию параметров электролиза и ультразвуковой обработки для управления морфологией и свойствами MnO2.
1. Денисов В.В., Липкин В.М., Мишарев А.С. и др.. Получение и возможности применения электролитических ультрамикронных порошков цинка в порошковой металлургии // Известие вузов северо-кавказский регион. 2014. № 2. С. 73 – 77.
2. Дмитриенко В.П. Электрохимический способ получения диоксида марганца. Томск, 2013. С. 19.
3. Chang Н. Nanoparticle suspension preparation using the arc spray nanoparticle synthesis system combined with ultrasonic vibration and rotation electrode // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2005. № 26. P. 552.
4. Дерлугян П.Д., Данюшина Г.А., Липкин М.С. Получение наноразмерных электролитических порошков меди в электролитах с водорастворимыми полимерами // Инженерный вестник Дона. 2015. Т. 37. № 3. C. 183 – 200.
5. Kasach A.A., Kurilo I.I., Kharitonov D.S., Radchenko S.L. и др. Sonochemical electrodeposition of copper coatings // Russ. J. Appl. Chem+. 2018. Vol. 91 (2). P. 207.
6. Cai, Fanghui et al. Sulfur-Functionalized CoMn2O4 as a Fenton-like Catalyst for the Efficient Rhodamine B Degradation // Applied Surface Science. 2023. № 623. P. 157044.
7. Contigiani C.C., Fornés J.P., González Pérez O., Bisang J.M. Evaluation of a Decaying Swirling Flow Elec-trochemical Reactor for the Manufacture of Colloidal Sulphur by Reduction of Sulphur Dioxide // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2020. № 157. P. 108111.
8. Han Fei, Mingjie Wang Wei Liu, and Weijie Song Recovery of Sulfuric Acid and Iron from Titanium Diox-ide Waste Acid by Membrane Electrolysis Combined with Selective Electrodialysis // Separation and Purification Technology. 2024. № 344. P. 127199.
9. Jan Waleed, Adnan Daud Khan, Faiza Jan Iftikhar, Ghulam Ali. Recent Advancements and Challenges in Deploying Lithium Sulfur Batteries as Economical Energy Storage Devices // Journal of Energy Storage. 2023. № 72. P. 108559.
10. Long, Tengfa et al. Recovery of Manganese and Lead from Electrolytic Manganese Anode Slime Based on a Roasting and Acid Leaching Reduction System // Separation and Purification Technology. 2025. № 352. P. 128093.
11. Mends, Emmanuel Atta et al. Leaching Nickel Sulfide Tailings with Activated Carbon in Sulfuric Acid Me-dium // Separation and Purification Technology. 2025. № 353. P. 128520.
12. Nakazawa Hiroshi, Shin Koshiya, Hideki Kobayashi, Takashi Matsuhashi. The Effect of Carbon Black on the Oxidative Leaching of Enargite by Manganese(IV) Dioxide in Sulfuric Acid Media // Hydrometallurgy. 2017. № 171. P. 165 – 171.
13. Raulo Avinash, Golareh Jalilvand Advances in Fibrous Materials for High-Capacity Lithium Sulfur Batteries // Nano Energy 2024. № 122. P. 109265.
14. Sergienko Natalia, Elizabeth Cuervo Lumbaque, and Jelena Radjenovic (Electro)Catalytic Oxidation of Sul-fide and Recovery of Elemental Sulfur from Sulfide-Laden Streams // Water Research. 2023. № 245. P. 120651.
15. Sun, Dong et al. Sulfur Resource Recovery Based on Electrolytic Manganese Residue Calcination and Man-ganese Oxide Ore Desulfurization for the Clean Production of Electrolytic Manganese // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2020. № 28 (3). P. 864 – 870.
16. Sunkari Dinesh, Kalim Deshmukh, Subhasree Panda, Khadheer Pasha S.K. Recent Progress in MXene-Based Materials for Lithium-Ion and Lithium-Sulphur Batteries: A Comprehensive Review // Journal of Energy Storage. 2024. № 92. P/ 112017.
17. Tiwari Sakshi, Venkteshwar Yadav A.K Poonia, Dharm Pal. Exploring Advances in Sulfur Composite Cathodes for Lithium-Sulfur Batteries: A Comprehensive Review // Journal of Energy Storage. 2024. № 94. P. 112347.
18. Vineeth S.K et al. Progress in the Development of Solid-State Electrolytes for Reversible Room-Temperature Sodium – Sulfur Batteries // Materials Advances. 2022. № 3 (16). P. 6415 – 6440.
19. Wang, Jiani et al. Recent Advances in Inhibiting Shuttle Effect of Polysulfide in Lithium-Sulfur Batteries // Journal of Energy Storage 2023. № 72. P. 108372.
20. Wang Xin et al. Novel Functional Separator with Self-Assembled MnO2 Layer via a Simple and Fast Meth-od in Lithium-Sulfur Battery // Journal of Colloid and Interface Science. 2022. № 606. P. 666 – 676.
2. Дмитриенко В.П. Электрохимический способ получения диоксида марганца. Томск, 2013. С. 19.
3. Chang Н. Nanoparticle suspension preparation using the arc spray nanoparticle synthesis system combined with ultrasonic vibration and rotation electrode // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2005. № 26. P. 552.
4. Дерлугян П.Д., Данюшина Г.А., Липкин М.С. Получение наноразмерных электролитических порошков меди в электролитах с водорастворимыми полимерами // Инженерный вестник Дона. 2015. Т. 37. № 3. C. 183 – 200.
5. Kasach A.A., Kurilo I.I., Kharitonov D.S., Radchenko S.L. и др. Sonochemical electrodeposition of copper coatings // Russ. J. Appl. Chem+. 2018. Vol. 91 (2). P. 207.
6. Cai, Fanghui et al. Sulfur-Functionalized CoMn2O4 as a Fenton-like Catalyst for the Efficient Rhodamine B Degradation // Applied Surface Science. 2023. № 623. P. 157044.
7. Contigiani C.C., Fornés J.P., González Pérez O., Bisang J.M. Evaluation of a Decaying Swirling Flow Elec-trochemical Reactor for the Manufacture of Colloidal Sulphur by Reduction of Sulphur Dioxide // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2020. № 157. P. 108111.
8. Han Fei, Mingjie Wang Wei Liu, and Weijie Song Recovery of Sulfuric Acid and Iron from Titanium Diox-ide Waste Acid by Membrane Electrolysis Combined with Selective Electrodialysis // Separation and Purification Technology. 2024. № 344. P. 127199.
9. Jan Waleed, Adnan Daud Khan, Faiza Jan Iftikhar, Ghulam Ali. Recent Advancements and Challenges in Deploying Lithium Sulfur Batteries as Economical Energy Storage Devices // Journal of Energy Storage. 2023. № 72. P. 108559.
10. Long, Tengfa et al. Recovery of Manganese and Lead from Electrolytic Manganese Anode Slime Based on a Roasting and Acid Leaching Reduction System // Separation and Purification Technology. 2025. № 352. P. 128093.
11. Mends, Emmanuel Atta et al. Leaching Nickel Sulfide Tailings with Activated Carbon in Sulfuric Acid Me-dium // Separation and Purification Technology. 2025. № 353. P. 128520.
12. Nakazawa Hiroshi, Shin Koshiya, Hideki Kobayashi, Takashi Matsuhashi. The Effect of Carbon Black on the Oxidative Leaching of Enargite by Manganese(IV) Dioxide in Sulfuric Acid Media // Hydrometallurgy. 2017. № 171. P. 165 – 171.
13. Raulo Avinash, Golareh Jalilvand Advances in Fibrous Materials for High-Capacity Lithium Sulfur Batteries // Nano Energy 2024. № 122. P. 109265.
14. Sergienko Natalia, Elizabeth Cuervo Lumbaque, and Jelena Radjenovic (Electro)Catalytic Oxidation of Sul-fide and Recovery of Elemental Sulfur from Sulfide-Laden Streams // Water Research. 2023. № 245. P. 120651.
15. Sun, Dong et al. Sulfur Resource Recovery Based on Electrolytic Manganese Residue Calcination and Man-ganese Oxide Ore Desulfurization for the Clean Production of Electrolytic Manganese // Chinese Journal of Chemical Engineering. 2020. № 28 (3). P. 864 – 870.
16. Sunkari Dinesh, Kalim Deshmukh, Subhasree Panda, Khadheer Pasha S.K. Recent Progress in MXene-Based Materials for Lithium-Ion and Lithium-Sulphur Batteries: A Comprehensive Review // Journal of Energy Storage. 2024. № 92. P/ 112017.
17. Tiwari Sakshi, Venkteshwar Yadav A.K Poonia, Dharm Pal. Exploring Advances in Sulfur Composite Cathodes for Lithium-Sulfur Batteries: A Comprehensive Review // Journal of Energy Storage. 2024. № 94. P. 112347.
18. Vineeth S.K et al. Progress in the Development of Solid-State Electrolytes for Reversible Room-Temperature Sodium – Sulfur Batteries // Materials Advances. 2022. № 3 (16). P. 6415 – 6440.
19. Wang, Jiani et al. Recent Advances in Inhibiting Shuttle Effect of Polysulfide in Lithium-Sulfur Batteries // Journal of Energy Storage 2023. № 72. P. 108372.
20. Wang Xin et al. Novel Functional Separator with Self-Assembled MnO2 Layer via a Simple and Fast Meth-od in Lithium-Sulfur Battery // Journal of Colloid and Interface Science. 2022. № 606. P. 666 – 676.
Хамкова Г.Г., Черник А.А. Электрохимическое получение диоксида марганца из сернокислого электролита // Chemical Bulletin. 2024. Том 7. № 3. С. 64 – 77. https://doi.org/10.58224/2619-0575-2024-7-3-64-77