Improving the sustainability of on-line particle size analyser used in precursor cathode active material manufacturing with internal water recycling

Abstract

Sustainable water use has gained attention in recent years due to increased awareness of sustainability issues and more robust regulations. This forces companies to adopt good water stewardship practices to reduce impacts caused by their own operations. Sustainable water practices will also help mitigate costs associated with water and wastewater treatment and to maintain good public reputations.

Objective of this master’s thesis was to find way to recycle water internally in particle size analyser used in pCAM monitoring to improve sustainability of the process. Water that analyser uses must be particle free and for this purpose, potable water has been used. For this reason, analyzer wastewater must be cleaned between utilizations to remove particles that might affect analyzer results.

In the literature part, several different water treatment methods were explored and assessed viability of those to be used for pCAM water treatment. Among these methods, membrane filtration was found to be the most suitable technology for pCAM water treatment. Furthermore, membrane filtration was studied further, and concept filter system was formed based on the literature.

The membrane’s ability to clean analyzer wastewater was tested in LUT separation laboratory. It was found out that membrane with 1 µm and smaller pore size could be utilized to achieve water clean enough for internal recycling. Due to limited resources thesis could not test how fouling, one of the main challenges in membrane filtration, affects filtration system.

Kestävä vedenkäyttö on saanut huomiota viime vuosina kestävyys tietoisuuden lisääntyessä ja tiukentuneiden säännösten myötä. Tämä pakottaa yritykset omaksumaan hyvän vesietiketin mukaisia toiminta tapoja vähentääkseen veden kulutuksesta aiheutuvia ympäristö vaikutuksia. Kestävä veden käyttö myös vähentää veteen ja jäteveden käsittelyyn liittyviä kustannuksia ja auttaa yrityksiä säilyttämään hyvän maineen.

Tämän maisteri työn tavoitteena oli löytää tapa kierrättää vettä sisäisesti raekokoanalysaattorissa, jota käytetään pCAM prosessin seurantaan. Sisäinen kierrätys olisi tapa parantaa prosessin kestävyyttä. Pitää kuitenkin muistaa että, analysaattorin tarvitsema vesi on oltava partikkeli vapaata ja siksi tähän on käytetty juomavettä. Tästä syystä analysaattorin jätevesi on puhdistettava käyttökertojen välillä partikkelien poistamiseksi. Nämä partikkelit voivat vaikuttaa analysaattorin tuloksiin.

Kirjallisuus katsauksessa useita erilaisia vedenpuhdistus menetelmiä tutkittiin ja arvioitiin niiden soveltuvuutta pCAM käyttöön. Tutkituista menetelmistä kalvosuodatus todettiin sopivimmaksi teknologiaksi tähän tarkoitukseen. Minkä jälkeen kalvosuodatusta tutkittiin syvällisemmin ja kirjallisuuteen perustuva konseptisuodatusjärjestelmä esiteltiin.

Kalvon kykyä puhdistaa analysaattorin jätevettä testattiin LUT:in erotusteknologian laboratoriossa. Testissä havaittiin, että 1 µm:n ja sitä pienemmän huokoskoon kalvo pystyy suodattamaan vettä tarpeeksi puhtaaksi sisäistä kierrätystä varten. Rajoitettujen resurssien vuoksi työssä ei pystytty testaamaan, miten saostuminen vaikuttaa suodatinjärjestelmään.