Transforming electrolytic manganese residue into Mn₃O₄ via acid activation: Structural evolution and leaching kinetics

化学 残留物(化学) 浸出(土壤学) 动力学 溶解 电解质 硅酸盐 无机化学 金属 渗滤液 活化能 选择性浸出 固化(化学) 危险废物 母材 化学工程 冶金 杂质 材料科学 碱性电池 浸出模型 化学计量学 氧化还原
作者
Yaoyu Yan,Shuchen Sun,Jing Wei,A. Shubo,Faxin Xiao,Ganfeng Tu
出处
期刊:Journal of water process engineering [Elsevier BV]
卷期号:78: 108768-108768 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jwpe.2025.108768
摘要

Electrolytic manganese residue (EMR), a hazardous solid waste from electrolytic manganese metal (EMM) production, poses serious environmental risks due to its complex mineralogy and heavy metal mobility. However, it also holds potential as a secondary resource. We establish an end-to-end waste-to-materials flowsheet—sulfuric-acid curing → water leaching → impurity removal → one-step conversion—that selectively recovers Mn from EMR and upgrades it to phase-pure, high-value Mn₃O₄ nanomaterials. The effects of curing temperature and acid dosage on the leaching behaviors of Mn, Fe, Al, and Si were systematically investigated. At 240 °C and an acid dosage of 2.5 times the stoichiometric requirement, Mn leaching efficiency reached 95.35 %, while Si leaching remained below 50 % due to silicate encapsulation and gelation. Kinetic modeling using the shrinking core model revealed that Mn dissolution was primarily controlled by product-layer diffusion, with an apparent activation energy of 14–18 kJ·mol −1 . FTIR, XRD, SEM–EDS, and BET analyses showed that acid curing disrupted the dense silicate matrix and increased surface area from 9.4 to 55.6 m 2 ·g −1 . Mn 2+ in the purified leachate was directly precipitated and oxidized using an NH₃·H₂O–H₂O₂–EDTA system, producing uniformly sized Mn₃O₄ nanoparticles. Rather than a stand-alone synthesis, the impurity-tolerant process with defined operating windows is the core contribution, with the Mn₃O₄ product validating this waste-to-value pathway. This integrated route offers a scalable framework for hazardous-waste valorization while clarifying sulfuric-acid-curing transformation and leaching kinetics, advancing sustainable metal recovery.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6.4应助眠羊采纳,获得30
2秒前
缘__完成签到,获得积分10
3秒前
英俊的铭应助熙梓日记采纳,获得10
4秒前
酒爱泡芙完成签到,获得积分10
4秒前
Henry完成签到,获得积分10
4秒前
车车完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
11111111发布了新的文献求助10
6秒前
8秒前
hubery完成签到,获得积分10
8秒前
Dean应助车车采纳,获得50
8秒前
852应助超级的海豚采纳,获得10
9秒前
9秒前
11秒前
sh完成签到,获得积分0
12秒前
TCA发布了新的文献求助30
13秒前
luochen完成签到,获得积分10
13秒前
科研通AI6.4应助Evilw1an采纳,获得10
14秒前
啦啦啦123完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
15秒前
科研通AI6.4应助无一采纳,获得10
15秒前
moli发布了新的文献求助10
16秒前
青山发布了新的文献求助10
17秒前
没有名字完成签到 ,获得积分10
17秒前
Luo完成签到,获得积分10
19秒前
先手关注了科研通微信公众号
20秒前
bai发布了新的文献求助10
20秒前
xuxiaoyan完成签到 ,获得积分10
20秒前
Ava应助li采纳,获得10
20秒前
鼠鼠完成签到 ,获得积分0
21秒前
21秒前
梦二发布了新的文献求助10
22秒前
24秒前
25秒前
25秒前
25秒前
Nole应助Lele采纳,获得10
26秒前
迅速无敌完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
内視鏡的に摘除しえた十二指腸乳頭部腫瘍の2例 660
On nonlinear stability of contact discontinuities. In: Hyperbolic problems: theory, numerics, applications (Stony Brook, NY, 1994) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
微电子器件实验教程 400
The Neuroscience of Language 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7678463
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9243740
关于积分的说明 19925286
捐赠科研通 7249312
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3287105
关于科研通互助平台的介绍 2444931
邀请新用户注册赠送积分活动 2290313