TOC and IC Measurements for Lithium Refining Processes

Význam tématu

Vzhledem k razantnímu růstu trhu s bateriemi na bázi lithia se významně zvyšuje spotřeba lithiových solí a roste potřeba přesné kontroly kvality v celém procesu rafinace. Měření celkového organického uhlíku (TOC) a anorganického uhlíku (IC) v lithiových roztocích hraje klíčovou roli při hodnocení účinnosti úprav, minimalizaci kontaminace katalyzátorů a zajištění stability katodových materiálů.

Cíle a přehled studie / článku

Článek popisuje použití analyzátoru TOC-L k vyhodnocení TOC a IC v lithiových solných roztocích získaných technologií přímé extrakce lithia (DLE). Cílem je demonstrovat, jak různé úpravy vzorků, zejména karbonová redukce, ovlivňují obsah organického a anorganického uhlíku a jak lze optimalizovat analytické podmínky pro vysoce zásadité a slanosolné matrice.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika:

• TOC: NPOC metoda – acidifikace vzorku 4,5 mol/L kyselinou sírovou (2 %), odplynění IC, měření TC.
• IC: katalytická reakce v IC reaktoru s 25 % kyselinou fosforečnou, průběžné odvádění CO₂ nosným plynem.
• Kalibrace: 4bodové křivky pro NPOC (0, 1, 5, 20 mgC/L) a IC (0, 10, 50, 200 mgC/L) s vynikající linearitou (r = 1,000). Automatické posuvy originu zohlednily uhlík z čisté vody.

Instrumentace:

• Shimadzu TOC-LCPH (typ H pro vysokou citlivost s IC reaktorem)
• Komůrka pro spalování vysoce solných vzorků (šířka, větší katalyzátory)
• B-typ halogenový scrubber
• Katalyzátor pro vysoké slanosolné vzorky
• Automatická funkce ředění vzorků

Hlavní výsledky a diskuse

Výsledky TOC (mgC/L):

• S1 (LiOH v čisté vodě): 0,615
• S2 (DLE roztok po karbonové redukci): 0,630
• S3 (DLE roztok bez redukce): 9,174

Výsledky IC (mgC/L):

• S1: 5,821
• S2: 11,34
• S3: 119,8

Diskuse:
Karbonová redukce významně snižuje obsah organického i anorganického uhlíku, což potvrzuje její efektivitu v rafinaci. Pro alkalické a vysoce soli obsahující roztoky je metoda NPOC s kyselinou sírovou preferovaná, aby se předešlo tavení solí při 680 °C. Volba komůrky se zvětšenou kapacitou a katalyzátoru prodlužuje intervaly údržby.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé a přesné stanovení TOC a IC v solných roztocích lithia.
• Minimalizace kontaminace katalytických komponent.
• Prodlužení životnosti spalovací komůrky a katalyzátoru.
• Automatizovaná ředicí funkce snižuje pracovní náročnost.
• Možnost průběžného sledování kvality při vývoji DLE technologií.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s on-line monitorovacími systémy pro kontinuální kontrolu procesu.
• Vývoj odolnějších katalyzátorů a tepelně stabilních komůrek.
• Rozšíření aplikace na další typy solných a průmyslových vzorků.
• Propojení s dalšími analytickými technikami (chromatografie, spektroskopie) pro komplexní charakterizaci nečistot.

Závěr

Použití Shimadzu TOC-L analyzátoru pro měření TOC a IC v lithiových roztocích ukázalo vysokou přesnost, linearitu a reprodukovatelnost. Metoda NPOC s kyselinou sírovou a speciální spalovací komůrkou pro vysoce solné vzorky poskytuje spolehlivé výsledky a snižuje provozní náklady údržby. Karbonová redukce významně zlepšuje kvalitu rafinovaných roztoků lithia.

Reference

• Du Jiajie, Hiroki Tomoyuki. TOC and IC Measurements for Lithium Refining Processes. Shimadzu Application News, First Edition: Dec. 2025.