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O lenei suʻesuʻega e suʻesuʻeina ai aafiaga o mea leaga o le NH4+ ma le fua faatatau o fatu i le faiga o le tuputupu aʻe ma le faʻatinoga o le nickel sulfate hexahydrate i lalo o le faʻamaluluina faʻasolosolo o le faʻamaluluina, ma suʻesuʻeina aafiaga o mea leaga o le NH4+ i le faiga o le tuputupu aʻe, meatotino faʻavevela, ma vaega faʻatino o le nickel sulfate hexahydrate. I le maualalo o le faʻamamāina, e tauva Ni2+ ma NH4+ ions ma SO42− mo le fusifusia, ma iʻu ai i le faʻaitiitia o le fua o le tioata ma le saoasaoa o le tuputupu aʻe ma le faʻateleina o le malosi o le faʻagaoioiga o le faʻamaʻalili. I le maualuga o le faʻamamāina, e tuʻufaʻatasia NH4+ ions i totonu o le fausaga o le tioata e fausia ai se masima faigata (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. O le fausiaina o le masima faigata e mafua ai le faʻateleina o le fua o le tioata ma le saoasaoa o le tuputupu aʻe ma le faʻaitiitia o le malosi o le faʻagaoioiga o le faʻamaʻalili. O le i ai o le maualuga ma le maualalo o le NH4+ ion concentrations e mafua ai le faʻalavelaveina o le lattice, ma o tioata e mautu i le vevela e oʻo atu i le 80 °C. E le gata i lea, o le aafiaga o mea leaga o le NH4+ i le faiga o le tuputupu aʻe o le tioata e sili atu nai lo le fua faatatau o fatu. A maualalo le malosi o mea leaga, e faigofie ona pipii i le tioata; a maualuga le malosi, e faigofie ona fa'apipi'i le mea leaga i totonu o le tioata. O le fua faatatau o fatu e mafai ona fa'ateleina tele ai le fua o le tioata ma fa'aleleia atili ai le mama o le tioata.
O le Nickel sulfate hexahydrate (NiSO4 6H2O) ua avea nei ma mea taua e faʻaaogaina i le tele o alamanuia, e aofia ai le gaosiga o maa eletise, electroplating, catalysts, ma e oʻo lava i le gaosiga o meaʻai, suauʻu, ma mea manogi. 1,2,3 O lona taua o loʻo faʻatupulaʻia i le vave o le atinaʻeina o taʻavale eletise, lea e faʻalagolago tele i maa lithium-ion (LiB) e faʻavae i le nickel. O le faʻaaogaina o nickel alloys e maualuga le nickel e pei o le NCM 811 e faʻamoemoeina o le a pulea e le 2030, ma faʻateleina atili ai le manaʻoga mo le nickel sulfate hexahydrate. Peitaʻi, ona o le faʻatapulaʻaina o punaoa, atonu e le mafai e le gaosiga ona faʻafetaui le manaʻoga faʻatupulaʻia, ma mafua ai se va i le va o le sapalai ma le manaʻoga. O lenei le lava ua laga ai popolega e uiga i le maua o punaoa ma le mautu o tau, ma faʻamamafaina ai le manaʻomia mo le gaosiga lelei o le nickel sulfate maualuga le mama, mautu le tulaga o le maa. 1,4
O le gaosiga o le nickel sulfate hexahydrate e masani ona ausia e ala i le fa'akristaliina. I totonu o auala eseese, o le metotia fa'amālūlūina o se metotia e fa'aaogaina lautele, lea e iai ona lelei o le fa'aaogaina maualalo o le malosi ma le mafai ona gaosia mea e maualuga le mama. 5,6 O su'esu'ega i luga o le fa'akristaliina o le nickel sulfate hexahydrate e fa'aaoga ai le fa'akristaliina o le fa'amālūlūina e le fa'aauauina ua faia ai se alualu i luma tele. I le taimi nei, o le tele o su'esu'ega e taula'i i le fa'aleleia atili o le fa'agasologa o le fa'akristaliina e ala i le fa'aleleia atili o mea e pei o le vevela, le saoasaoa o le fa'amālūlūina, le tele o fatu ma le pH. 7,8,9 O le sini ia fa'ateleina le fua o le tioata ma le mama o tioata ua maua. Peita'i, e ui lava i le su'esu'ega atoatoa o nei mea, o lo'o iai pea se va tele i le gauai atu i le a'afiaga o mea leaga, aemaise lava le ammonium (NH4+), i luga o taunuuga o le fa'akristaliina.
E foliga mai o loʻo iai ni mea leaga o le ammonium i le vailaʻau nickel e faʻaaogaina mo le faʻamaʻiina o le nickel ona o le iai o mea leaga o le ammonium i le taimi o le faʻagasologa o le faʻamamāina. E masani ona faʻaaogaina le Ammonia o se vailaʻau saponifying, lea e tuʻua ai ni nai NH4+ i le vailaʻau nickel. 10,11,12 E ui lava i le tele o mea leaga o le ammonium, o latou aafiaga i meatotino o le tioata e pei o le fausaga o le tioata, le auala e tuputupu aʻe ai, meatotino o le vevela, le mama, ma isi mea e le o malamalama lelei i ai. O suʻesuʻega faʻatapulaʻa i o latou aafiaga e taua aua o mea leaga e mafai ona faʻalavelave pe suia ai le tuputupu aʻe o le tioata ma, i nisi tulaga, e fai ma mea e taofia ai, e aʻafia ai le fesuiaʻiga i le va o foliga o le metastable ma le mautu o le tioata. 13,14 O le malamalama i nei aafiaga e taua tele mai se vaaiga faʻapisinisi aua o mea leaga e mafai ona faʻaleagaina ai le lelei o oloa.
E faʻavae i luga o se fesili faʻapitoa, o lenei suʻesuʻega na faʻamoemoe e suʻesuʻe le aʻafiaga o mea leaga o le ammonium i meatotino o tioata nickel. I le malamalama i le aʻafiaga o mea leaga, e mafai ona atiaʻe ni metotia fou e pulea ma faʻaitiitia ai o latou aʻafiaga leaga. O lenei suʻesuʻega na suʻesuʻeina foʻi le fesootaʻiga i le va o le maualuga o mea leaga ma suiga i le fua faatatau o fatu. Talu ai ona faʻaaogaina lautele fatu i le faagasologa o le gaosiga, na faʻaaogaina ai faʻasologa o fatu i lenei suʻesuʻega, ma e taua tele le malamalama i le sootaga i le va o nei mea e lua. 15 O aʻafiaga o nei faʻasologa e lua na faʻaaogaina e suʻesuʻe ai le fua o le tioata, le faiga o le tuputupu aʻe o tioata, le fausaga o tioata, le morphology, ma le mama. E le gata i lea, o le amioga kinetic, meatotino vevela, ma vaega faʻatino o tioata i lalo o le faatosinaga a mea leaga o le NH4+ na suʻesuʻeina atili.
O mea na fa'aaogaina i lenei su'esu'ega o le nickel sulfate hexahydrate (NiSO 6H2O, ≥ 99.8%) na saunia e le GEM; ammonium sulfate ((NH)SO, ≥ 99%) na fa'atau mai le Tianjin Huasheng Co., Ltd.; vai fa'amamāina. O le fatu tioata na fa'aaogaina o le NiSO 6H2O, na nutililiiina ma fa'amamāina e maua ai se lapo'a tutusa o le 0.154 mm. O uiga o le NiSO 6H2O o lo'o fa'aalia i le Laulau 1 ma le Ata 1.
Sa suʻesuʻeina le aafiaga o mea leaga o le NH4+ ma le fua faatatau o fatu i le faʻamaʻaliliina o le nickel sulfate hexahydrate e faʻaaogaina ai le faʻamālūlūina faʻafuaseʻi. O faʻataʻitaʻiga uma sa faia i le vevela muamua o le 25 °C. 25 °C na filifilia e fai ma vevela o le faʻamaʻaliliina i le mafaufauina o tapulaʻa o le puleaina o le vevela i le taimi o le faʻamamāina. E mafai ona faʻaosofia le faʻamaʻaliliina e ala i suiga faʻafuaseʻi o le vevela i le taimi o le faʻamamāina o vailaʻau vevela e faʻaaogaina ai se Buchner funnel maualalo le vevela. O lenei faiga e mafai ona aʻafia tele ai le kinetics, le mitiia o mea leaga, ma meatotino eseese o le tioata.
Sa saunia muamua le vailaʻau nickel e ala i le faʻafefiloi o le 224 kalama o le NiSO4 6H2O i le 200 ml vai faʻamamā. O le malosi na filifilia e tutusa ma le supersaturation (S) = 1.109. Sa fuafuaina le supersaturation e ala i le faʻatusatusaina o le solubility o kristal nickel sulfate ua liu suavai ma le solubility o le nickel sulfate hexahydrate i le 25 °C. O le supersaturation maualalo na filifilia e puipuia ai le faʻafuaseʻi o le crystallization pe a faʻaititia le vevela i le vevela muamua.
Sa suʻesuʻeina le aafiaga o le malosi o le NH4+ ion i le faagasologa o le faʻakristaliina e ala i le faʻaopoopoina o le (NH4)2SO4 i se vailaʻau nickel. O le malosi o le NH4+ ion na faʻaaogaina i lenei suʻesuʻega o le 0, 1.25, 2.5, 3.75, ma le 5 g/L. Sa faʻavevela le vailaʻau i le 60 °C mo le 30 minute aʻo faʻagaeʻetia i le 300 rpm e faʻamautinoa ai le fefiloi tutusa. Ona faʻamālūlūina lea o le vailaʻau i le vevela manaʻomia. Ina ua oʻo le vevela i le 25 °C, sa faʻaopoopoina i le vailaʻau ni aofaʻiga eseese o tioata o fatu (fua faatatau o fatu e 0.5%, 1%, 1.5%, ma le 2%). Sa fuafuaina le fua faatatau o fatu e ala i le faʻatusatusaina o le mamafa o le fatu ma le mamafa o le NiSO4 6H2O i totonu o le vailaʻau.
A maeʻa ona faʻaopoopoina tioata fatu i le vailaʻau, na faia faʻalenatura ai le faʻagasologa o le faʻakristaliina. Na umi le faʻagasologa o le faʻakristaliina mo le 30 minute. Na faʻamamāina le vailaʻau e faʻaaoga ai se masini faʻamamā e faʻaeseese atili ai tioata na faʻaputuina mai le vailaʻau. I le taimi o le faʻagasologa o le faʻamamāina, na fufuluina soo tioata i le ethanol e faʻaitiitia ai le avanoa e toe faʻakristaliina ai ma faʻaitiitia ai le pipii o mea leaga i totonu o le vailaʻau i luga o tioata. Na filifilia le ethanol e fufulu ai tioata aua e le mafai ona soloia tioata i le ethanol. Na tuʻu tioata na faʻamamāina i totonu o se incubator i le fale suʻesuʻe i le 50 °C. O faʻamatalaga auiliili o faʻataʻitaʻiga na faʻaaogaina i lenei suʻesuʻega o loʻo faʻaalia i le Laulau 2.
Sa fuafuaina le fausaga o le tioata e faʻaaoga ai se meafaigaluega XRD (SmartLab SE—HyPix-400) ma sa iloa ai le iai o ni vailaʻau NH4+. Sa faia le faʻailogaina o le SEM (Apreo 2 HiVac) e iloilo ai le foliga o le tioata. Sa fuafuaina meatotino vevela o tioata e faʻaaoga ai se meafaigaluega TGA (TG-209-F1 Libra). Sa iloiloina vaega faʻatino e le FTIR (JASCO-FT/IR-4X). Sa fuafuaina le mama o le faʻataʻitaʻiga e faʻaaoga ai se meafaigaluega ICP-MS (Prodigy DC Arc). Sa saunia le faʻataʻitaʻiga e ala i le faʻafefiloi o le 0.5 g o tioata i le 100 mL o le vai faʻamamāina. O le fua o le tioata (x) sa fuafuaina e ala i le vaevaeina o le mamafa o le tioata na maua i le mamafa o le tioata na ulufale mai e tusa ai ma le fua faʻatatau (1).
lea o le x o le fua o le tioata, e eseese mai le 0 i le 1, o le mout o le mamafa o tioata ua maua mai (g), o le min o le mamafa o tioata ua ulufale mai (g), o le msol o le mamafa o tioata i totonu o le vai, ma o le mseed o le mamafa o tioata o le fatu.
Sa suʻesuʻeina atili le fua o le faʻakristaliina e iloa ai le kinetics o le tuputupu aʻe o le tioata ma faʻatatau le tau o le malosi faʻagaoioia. Sa faia lenei suʻesuʻega i le fua faatatau o le totoina o le 2% ma le faiga faʻataʻitaʻi tutusa e pei ona faia muamua. O faʻailoga o le isothermal crystallization kinetics sa fuafuaina e ala i le iloiloina o le fua o le tioata i taimi eseese o le faʻakristaliina (10, 20, 30, ma le 40 minute) ma le vevela muamua (25, 30, 35, ma le 40 °C). O le maualuga na filifilia i le vevela muamua e tutusa ma tau o le supersaturation (S) o le 1.109, 1.052, 1, ma le 0.953, i le faasologa. Sa fuafuaina le tau o le supersaturation e ala i le faʻatusatusaina o le solubility o tioata nickel sulfate ua liu suavai ma le solubility o le nickel sulfate hexahydrate i le vevela muamua. I lenei suʻesuʻega, o le solubility o le NiSO4 6H2O i le 200 mL o le vai i vevela eseese e aunoa ma ni mea leaga o loʻo faʻaalia i le Ata 2.
O le Johnson-Mail-Avrami (JMA theory) e fa'aaogaina e iloilo ai le amioga o le isothermal crystallization. Ua filifilia le JMA theory ona e le tupu le faagasologa o le crystallization se'ia vagana ua fa'aopoopoina ni fatu tioata i le fofo. O lo'o fa'amatalaina le JMA theory e pei ona taua i lalo:
Afai o le x(t) o loʻo faʻatusalia ai le fesuiaʻiga i le taimi t, o le k o loʻo faʻatusalia ai le fua faatatau o fesuiaʻiga, o le t o loʻo faʻatusalia ai le taimi o fesuiaʻiga, ma o le n o loʻo faʻatusalia ai le faʻasinomaga Avrami. O le Formula 3 e maua mai le formula (2). O le malosi faʻagaoioiga o le faʻamaʻaʻaina e fuafuaina e faʻaaoga ai le fua faʻatatau a Arrhenius:
O le kg o le fua faatatau o le tali atu, o le k0 o se mea e tumau, o le Eg o le malosiaga fa'agaoioia o le tuputupu a'e o le tioata, o le R o le molar gas constant (R=8.314 J/mol K), ma o le T o le isothermal crystallization temperature (K).
O loʻo faʻaalia i le Ata 3a o le fua faatatau o le totoina ma le maualuga o le dopant e iai sona aafiaga i le fua o le nickel crystals. Ina ua faʻateleina le maualuga o le dopant i le vailaʻau i le 2.5 g/L, na faʻaitiitia ai le maualuga o le tioata mai le 7.77% i le 6.48% (fua faatatau o le fatu e 0.5%) ma mai le 10.89% i le 10.32% (fua faatatau o le fatu e 2%). O le faʻateleina atili o le maualuga o le dopant na mafua ai ona faʻateleina le maualuga o le tioata. O le maualuga o le fua na oʻo atu i le 17.98% ina ua 2% le fua faatatau o le totoina ma le 5 g/L le maualuga o le dopant. O suiga i le mamanu o le maualuga o le tioata faʻatasi ai ma le faʻateleina o le maualuga o le dopant atonu e fesoʻotaʻi ma suiga i le faiga o le tuputupu aʻe o le tioata. A maualalo le maualuga o le dopant, e tauva Ni2+ ma NH4+ ions mo le fusifusia ma SO42−, lea e mafua ai ona faʻateleina le solubility o le nickel i le vailaʻau ma faʻaitiitia ai le maualuga o le tioata. 14 A maualuga le maualuga o le mea leaga, e tupu pea le faagasologa o le tauvaga, ae o nisi NH4+ ions e galulue faatasi ma nickel ma sulfate ions e fausia ai se masima faalua o le nickel ammonium sulfate. 16 O le fausiaina o le masima faalua e mafua ai ona faaitiitia le solubility o le solute, ma faapea ona faateleina ai le fua o le tioata. O le faateleina o le fua faatatau o le luluina e mafai ona faaleleia atili ai pea le fua faatatau o le tioata. E mafai e fatu ona amataina le faagasologa o le nucleation ma le tuputupu aʻe faafuasei o le tioata e ala i le saunia o se vaega muamua o le fogaeleele mo ions solute e faatulaga ma fausia ai tioata. A o faateleina le fua faatatau o le luluina, e faateleina le vaega muamua o le fogaeleele mo ions e faatulaga, o lea e mafai ai ona fausia nisi tioata. O le mea lea, o le faateleina o le fua faatatau o le luluina e iai sona aafiaga tuusao i le fua faatatau o le tuputupu aʻe o le tioata ma le fua faatatau o le tioata. 17
Fa'amaumauga o le NiSO4 6H2O: (a) le fua o le tioata ma le (b) pH o le vaila'au nickel a'o le'i fa'asusuina ma ina ua mae'a ona fa'asusuina.
O loʻo faʻaalia i le Ata 3b o le fua faatatau o fatu ma le malosi o le dopant e aʻafia ai le pH o le vailaʻau nickel aʻo leʻi faʻaopoopoina ma a maeʻa ona faʻaopoopoina fatu. O le faʻamoemoega o le mataʻituina o le pH o le vailaʻau o le malamalama lea i suiga i le paleni faʻakemikolo i totonu o le vailaʻau. Aʻo leʻi faʻaopoopoina tioata fatu, e masani ona faʻaitiitia le pH o le vailaʻau ona o le iai o ions NH4+ e faʻasaʻolotoina ai protons H+. O le faʻateleina o le malosi o le dopant e mafua ai ona faʻasaʻolotoina le tele o protons H+, ma faʻaitiitia ai le pH o le vailaʻau. A maeʻa ona faʻaopoopoina tioata fatu, e faʻateleina le pH o vailaʻau uma. O le aga masani o le pH e fesoʻotaʻi lelei ma le aga masani o le maua o tioata. O le tau maualalo o le pH na maua i le maualuga o le dopant o le 2.5 g/L ma le fua faatatau o fatu o le 0.5%. Aʻo faʻateleina le malosi o le dopant i le 5 g/L, e faʻateleina le pH o le vailaʻau. E malamalama lelei lenei mea, aua o le maua o ions NH4+ i le vailaʻau e faʻaitiitia ona o le mitiia, pe ona o le aofia ai, pe ona o le mitiia ma le aofia ai o ions NH4+ e tioata.
Sa faia atili fa'ata'ita'iga ma au'ili'iliga o le fua o le tioata e iloa ai le amioga kinetic o le tuputupu a'e o le tioata ma fuafua le malosi fa'agaoioia o le tuputupu a'e o le tioata. O fa'amatalaga o le isothermal crystallization kinetics sa fa'amatalaina i le vaega o Metotia. O le Ata 4 o lo'o fa'aalia ai le Johnson-Mehl-Avrami (JMA) plot lea e fa'aalia ai le amioga kinetic o le tuputupu a'e o le tioata nickel sulfate. O le plot na faia e ala i le fa'atulagaina o le tau ln[− ln(1− x(t))] e fa'asaga i le tau lnt (Equation 3). O tau gradient na maua mai le plot e fetaui ma tau o le JMA index (n) lea e fa'aalia ai le fua o le tioata tuputupu a'e ma le auala e tuputupu a'e ai. A'o le tau cutoff e fa'aalia ai le fua o le tuputupu a'e lea e fa'atusalia e le ln k tumau. O tau o le JMA index (n) e amata mai le 0.35 i le 0.75. O lenei tau n e fa'aalia ai o tioata e iai le tuputupu a'e e tasi le itu ma mulimuli i se auala e pulea ai le tuputupu a'e e le diffusion; 0 < n < 1 e fa'aalia ai le tuputupu a'e e tasi le itu, a'o le n < 1 e fa'aalia ai se auala e pulea ai le diffusion. 18 O le fua faatatau o le tuputupu aʻe o le k e faʻaitiitia i le faʻateleina o le vevela, e faʻaalia ai o le faagasologa o le faʻamaʻaʻaina e vave tele i vevela maualalo. E fesoʻotaʻi lea ma le faʻateleina o le supersaturation o le fofo i vevela maualalo.
O ata o le Johnson-Mehl-Avrami (JMA) o le nickel sulfate hexahydrate i vevela eseese o le fa'akristaliina: (a) 25 °C, (b) 30 °C, (c) 35 °C ma le (d) 40 °C.
O le fa'aopoopoina o mea fa'aopoopo (dopants) na fa'aalia ai le mamanu tutusa o le saoasaoa o le tuputupu a'e i vevela uma. A o'o le maualuga o le dopant i le 2.5 g/L, e fa'aitiitia ai le saoasaoa o le tuputupu a'e o le tioata, ma a maualuga atu le maualuga o le dopant i le 2.5 g/L, e fa'ateleina ai le saoasaoa o le tuputupu a'e o le tioata. E pei ona ta'ua muamua, o le suiga i le mamanu o le saoasaoa o le tuputupu a'e o le tioata e mafua mai i le suiga i le faiga o fegalegaleaiga i le va o ions i totonu o le fofo. A maualalo le maualuga o le dopant, o le faiga o le tauvaga i le va o ions i totonu o le fofo e fa'ateleina ai le solubility o le solute, ma fa'aitiitia ai le saoasaoa o le tuputupu a'e o le tioata. 14 E le gata i lea, o le fa'aopoopoina o le maualuga o le dopants e mafua ai ona suia tele le faagasologa o le tuputupu a'e. A sili atu le maualuga o le dopant i le 3.75 g/L, e fa'atupuina ai ni nuclei tioata fou fa'aopoopo, lea e mafua ai ona fa'aitiitia le solubility o le solute, ma fa'ateleina ai le saoasaoa o le tuputupu a'e o le tioata. O le fausiaina o nuclei tioata fou e mafai ona fa'aalia e ala i le fausiaina o le masima fa'alua (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. 16 A talanoaina le faiga o le tuputupu aʻe o le tioata, o taunuuga o le X-ray diffraction e faʻamaonia ai le fausiaina o se masima faalua.
Sa toe iloiloina le galuega faatino a le JMA plot e iloa ai le malosi fa'agaoioiga o le fa'akristaliina. Sa fuafuaina le malosi fa'agaoioiga e fa'aaoga ai le fua fa'atatau a Arrhenius (o lo'o fa'aalia i le Fa'atusatusaga (4)). O lo'o fa'aalia i le Ata 5a le sootaga i le va o le tau o le ln(kg) ma le tau o le 1/T. Ona fuafuaina lea o le malosi fa'agaoioiga e fa'aaoga ai le tau o le gradient na maua mai le plot. O lo'o fa'aalia i le Ata 5b le tau o le malosi fa'agaoioiga o le fa'akristaliina i lalo o le tele o le leaga. O taunu'uga e fa'aalia ai o suiga i le tele o le leaga e a'afia ai le malosi fa'agaoioiga. O le malosi fa'agaoioiga o le fa'akristaliina o tioata nickel sulfate e aunoa ma ni mea leaga e 215.79 kJ/mol. A o'o atu le tele o le leaga i le 2.5 g/L, e fa'ateleina le malosi fa'agaoioiga i le 3.99% i le 224.42 kJ/mol. O le fa'ateleina o le malosi fa'agaoioiga e fa'ailoa mai ai o lo'o fa'ateleina le pa puipui o le fa'agasologa o le fa'akristaliina, lea o le a i'u ai i le fa'aitiitia o le fua fa'atatau o le tuputupu a'e o le tioata ma le fua o le tioata. A sili atu le tele o le leaga i le 2.5 g/L, e fa'aitiitia tele le malosi fa'agaoioiga o le fa'akristaliina. I le maualuga o le mea leaga e 5 g/l, o le malosi fa'agaoioiga e 205.85 kJ/mol, e 8.27% le maualalo ifo nai lo le malosi fa'agaoioiga i le maualuga o le mea leaga e 2.5 g/l. O le fa'aitiitia o le malosi fa'agaoioiga e fa'ailoa mai ai ua fa'afaigofieina le fa'agasologa o le fa'akristaliina, lea e o'o atu ai i le fa'ateleina o le fua fa'atatau o le tuputupu a'e o le tioata ma le fua o le tioata.
(a) Fa'atulagaina o le fa'asologa o le ln(kg) e fa'atusatusa i le 1/T ma le (b) malosi fa'agaoioiga Eg o le fa'ama'a'aina i tulaga eseese o mea leaga.
Sa suʻesuʻeina le faiga o le tuputupu aʻe o le tioata e ala i le XRD ma le FTIR spectroscopy, ma sa iloiloina foʻi le kinetics o le tuputupu aʻe o le tioata ma le malosi o le faʻagaoioiga. O loʻo faʻaalia i le Ata 6 taunuʻuga o le XRD. O faʻamaumauga e ogatasi ma le PDF #08–0470, lea e faʻaalia ai o le α-NiSO4 6H2O (silica mumu). O le tioata e patino i le tetragonal system, o le space group o le P41212, o le unit cell parameters o le a = b = 6.782 Å, c = 18.28 Å, α = β = γ = 90°, ma o le voluma e 840.8 Å3. O nei taunuʻuga e ogatasi ma taunuʻuga na lolomiina muamua e Manomenova et al. 19 O le faʻalauiloaina o NH4+ ions e taʻitaʻia ai foʻi le fausiaina o le (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. O faʻamaumauga e patino i le PDF No. 31–0062. O le tioata e patino i le faiga monoclinic, vaega avanoa P21/a, o parakalafa o le iunite o le a = 9.186 Å, b = 12.468 Å, c = 6.242 Å, α = γ = 90°, β = 106.93°, ma o le voluma e 684 Å3. O nei taunuuga e ogatasi ma le suʻesuʻega muamua na lipotia mai e Su et al.20.
O mamanu o le X-ray diffraction o tioata nickel sulfate: (a–b) 0.5%, (c–d) 1%, (e–f) 1.5%, ma le (g–h) 2% fua faatatau o fatu. O le ata taumatau o se vaaiga faateleina o le ata agavale.
E pei ona faʻaalia i Ata 6b, d, f ma le h, 2.5 g/L o le tapulaʻa aupito maualuga lea o le maualuga o le ammonium i totonu o le vailaʻau e aunoa ma le faʻaopoopoina o le masima. A oʻo i le 3.75 ma le 5 g/L le maualuga o le mea leaga, e faʻapipiʻiina ai ions NH4+ i totonu o le fausaga o le tioata e fausia ai le masima faigata (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. E tusa ai ma faʻamaumauga, o le maualuga o le malosi o le masima faigata e faʻateleina pe a faʻateleina le maualuga o le mea leaga mai le 3.75 i le 5 g/L, aemaise lava i le 2θ 16.47° ma le 17.44°. O le faʻateleina o le tumutumu o le masima faigata e mafua ona o le mataupu faavae o le paleni faʻakemikolo. Peitaʻi, o nisi tumutumu e le masani ai e matauina i le 2θ 16.47°, lea e mafai ona mafua mai i le faʻaleagaina o le tioata. 21 O faʻaiʻuga o faʻamatalaga e faʻaalia ai foʻi o le maualuga o le fua faatatau o le totoina e mafua ai le faʻaitiitia o le maualuga o le malosi o le masima faigata. O le fua faatatau maualuga o fatu e faatelevaveina ai le faagasologa o le fa'akristaliina, lea e mafua ai ona fa'aitiitia tele le solute. I lenei tulaga, o le faagasologa o le tuputupu a'e o le tioata e taula'i i le fatu, ma o le fausiaina o vaega fou e fa'alavelaveina e le fa'aitiitia o le supersaturation o le fofo. I se fa'atusatusaga, a maualalo le fua faatatau o fatu, e fa'agesegese le faagasologa o le fa'akristaliina, ma o le supersaturation o le fofo e tumau pea i se tulaga maualuga. O lenei tulaga e fa'ateleina ai le avanoa o le nucleation o le masima fa'alua e le mafai ona soluble (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O. O fa'amaumauga o le maualuga o le malosi mo le masima fa'alua o lo'o tu'uina atu i le Laulau 3.
Sa faia le fa'ailogaina o le FTIR e su'esu'e ai so'o se fa'aletonu po'o ni suiga fa'atulagaina i le fa'aputuga talimalo ona o le i ai o ions NH4+. Sa fa'ailoaina fa'ata'ita'iga ma le fua fa'atatau tumau o le 2%. O lo'o fa'aalia i le Ata 7 taunu'uga o le fa'ailogaina o le FTIR. O tumutumu lautele na matauina i le 3444, 3257 ma le 1647 cm−1 e mafua mai i auala fa'aloaloa O–H o molela'au. O tumutumu i le 2370 ma le 2078 cm−1 o lo'o fa'atusalia ai fusi fa'atasi o le hydrogen i le va o molela'au vai. O le fusi i le 412 cm−1 e mafua mai i le gatete fa'aloaloa Ni–O. E le gata i lea, o ions SO4− saoloto e fa'aalia ai auala tetele e fa o le gatete i le 450 (υ2), 630 (υ4), 986 (υ1) ma le 1143 ma le 1100 cm−1 (υ3). O fa'ailoga υ1-υ4 o lo'o fa'atusalia ai meatotino o faiga fa'avi'ivi'i, lea e fa'atusalia ai e le υ1 le faiga e le fa'aleagaina (fa'aloaloa fa'atusatusa), o le υ2 o lo'o fa'atusalia ai le faiga fa'alua fa'aleagaina (fa'aloaloa fa'atusatusa), ma o le υ3 ma le υ4 o lo'o fa'atusalia ai faiga fa'a-triple fa'aleagaina (fa'aloaloa fa'atusatusa ma le fa'aloaloa fa'atusatusa). 22,23,24 O taunu'uga o fa'amatalaga e fa'aalia ai o le i ai o mea leaga o le ammonium e maua ai se tumutumu fa'aopoopo i le numera o galu o le 1143 cm-1 (fa'ailogaina i se li'o mumu i le ata). O le tumutumu fa'aopoopo i le 1143 cm-1 o lo'o fa'ailoa mai ai o le i ai o NH4+ ions, e tusa lava po'o le a le malosi, e mafua ai ona fa'aletonu le fausaga o le lattice, lea e o'o atu ai i se suiga i le televave o le fa'avi'ivi'i o molela'au sulfate ion i totonu o le tioata.
E faʻavae i luga o taunuʻuga o le XRD ma le FTIR e fesoʻotaʻi ma le amioga kinetic o le tuputupu aʻe o le tioata ma le malosi faʻagaoioia, o loʻo faʻaalia i le Ata 8 le faʻataʻitaʻiga o le faʻagasologa o le faʻakristaliina o le nickel sulfate hexahydrate faʻatasi ai ma le faʻaopoopoina o mea leaga NH4+. A leai ni mea leaga, o le a tali atu ions Ni2+ ma le H2O e fausia ai le nickel hydrate [Ni(6H2O)]2−. Ona, faʻatasia faʻafuaseʻi lea o le nickel hydrate ma ions SO42− e fausia ai le Ni(SO4)2 6H2O nuclei ma tuputupu aʻe i ni crystals nickel sulfate hexahydrate. A faʻaopoopoina se maualuga maualalo o mea leaga ammonium (2.5 g/L pe itiiti ifo) i le vailaʻau, e faigata ona faʻatasia atoatoa [Ni(6H2O)]2− ma ions SO42− aua o loʻo tauva ions [Ni(6H2O)]2− ma NH4+ mo le tuʻufaʻatasia ma ions SO42−, e ui lava o loʻo lava pea ions sulfate e tali atu ai ma ions uma e lua. O lenei tulaga e mafua ai le faʻateleina o le malosi faʻagaoioia o le faʻakristaliina ma le faʻagesegese o le tuputupu aʻe o le tioata. 14,25 A maeʻa ona fausia ma faʻatupuina ni nuclei o le nickel sulfate hexahydrate i ni tioata, e tele ni NH4+ ma ni (NH4)2SO4 ions e mitiia i luga o le fogā tioata. O le mafuaʻaga lea e tumau ai pea le vaega faʻatino o le SO4− ion (numera galu 1143 cm−1) i faʻataʻitaʻiga NSH-8 ma NSH-12 e aunoa ma se faiga faʻapipiʻi. A maualuga le maualuga o le impurity, e amata ona tuʻufaʻatasia ni NH4+ ions i totonu o le fausaga tioata, ma fausia ai ni masima faalua. 16 O lenei mea e tupu ona o le leai o ni SO42− ions i le fofo, ma e vave ona fusifusia e SO42− ions nickel hydrates nai lo ni ammonium ions. O lenei faiga e faʻalauiloa ai le nucleation ma le tuputupu aʻe o masima faalua. I le taimi o le faiga o le alloying, e fausia faʻatasi ai ni Ni(SO4)2 6H2O ma ni (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O nuclei, lea e oʻo atu ai i le faʻateleina o le aofaʻi o nuclei e maua. O le faʻateleina o le aofaʻi o nuclei e faʻalauiloa ai le faʻavavevaveina o le tuputupu aʻe o le tioata ma le faʻaitiitia o le malosi faʻagaoioia.
O le tali atu fa'akemikolo o le fa'ata'ape'apeina o le nickel sulfate hexahydrate i le vai, fa'aopoopoina o sina vaega itiiti ma le tele o le ammonium sulfate, ona fa'atinoina lea o le fa'agasologa o le fa'akristaliina e mafai ona fa'aalia e pei ona taua i lalo:
O fa'ai'uga o le fa'ailoaina o le SEM o lo'o fa'aalia i le Ata 9. O fa'ai'uga o le fa'ailoaina o le mea moni e le afaina tele le foliga o le tioata o le aofa'i o le masima ammonium na fa'aopoopoina ma le fua fa'atatau o le totoina. E tumau pea le tele o tioata na fausia, e ui lava ina aliali mai tioata tetele i nisi taimi. Peita'i, e mana'omia pea nisi fa'amatalaga e iloa ai le a'afiaga o le maualuga o le masima ammonium ma le fua fa'atatau o le totoina i le averesi o le tele o tioata na fausia.
O le foliga o le tioata o le NiSO4 6H2O: (a–e) 0.5%, (f–j) 1%, (h–o) 1.5% ma le (p–u) 2% fua faatatau o fatu o loʻo faʻaalia ai le suiga o le malosi o le NH4+ mai luga i lalo, o le 0, 1.25, 2.5, 3.75 ma le 5 g/L, i le faasologa.
O le Ata 10a o loʻo faʻaalia ai le TGA curves o tioata ma le eseese o le impurity. Na faia le suʻesuʻega TGA i luga o faʻataʻitaʻiga ma le seeding ratio o le 2%. Na faia foʻi le suʻesuʻega XRD i luga o le faʻataʻitaʻiga NSH-20 e iloa ai mea na fausia. O taunuʻuga XRD o loʻo faʻaalia i le Ata 10b e faʻamaonia ai suiga i le fausaga o tioata. O fua o le thermogravimetric e faʻaalia ai o tioata uma na faia e faʻaalia ai le mautu o le vevela e oʻo atu i le 80°C. Mulimuli ane, na faʻaitiitia le mamafa o tioata i le 35% ina ua siʻitia le vevela i le 200°C. O le paʻu o le mamafa o tioata e mafua mai i le faagasologa o le faʻaleagaina, lea e aofia ai le paʻu o le 5 mole mole o le vai e fausia ai le NiSO4 H2O. Ina ua siʻitia le vevela i le 300–400°C, na toe faʻaitiitia le mamafa o tioata. O le paʻu o le mamafa o tioata e tusa ma le 6.5%, ae o le paʻu o le mamafa o le faʻataʻitaʻiga tioata NSH-20 e maualuga atu teisi, tonu lava le 6.65%. O le fa'aleagaina o ions NH4+ i le kesi NH3 i le fa'ata'ita'iga NSH-20 na mafua ai ona sili atu le maualuga o le fa'aitiitia. A'o fa'ateleina le vevela mai le 300 i le 400°C, na fa'aitiitia ai le mamafa o tioata, ma iu ai ina iai i tioata uma le fausaga NiSO4. O le fa'ateleina o le vevela mai le 700°C i le 800°C na mafua ai ona liua le fausaga o tioata i le NiO, ma mafua ai ona fa'asa'olotoina kasa SO2 ma le O2.25,26
Sa fuafuaina le mama o tioata nickel sulfate hexahydrate e ala i le iloiloina o le maualuga o le NH4+ e faʻaaoga ai se meafaigaluega DC-Arc ICP-MS. Sa fuafuaina le mama o tioata nickel sulfate e faʻaaoga ai le fua faʻatatau (5).
O le Ma o le tele o mea leaga i totonu o le tioata (mg), o le Mo o le tele o le tioata (mg), o le Ca o le tele o mea leaga i totonu o le vai (mg/l), o le V o le voluma o le vai (l).
O le Ata 11 o loʻo faʻaalia ai le mama o tioata nickel sulfate hexahydrate. O le tau mama o le averesi lea o uiga e 3. O faʻaiʻuga o loʻo faʻaalia ai o le fua faatatau o le totoina ma le maualuga o le le mama e aʻafia saʻo ai le mama o tioata nickel sulfate ua fausia. O le maualuga o le maualuga o le le mama, o le tele foi lea o le mitiia o mea le mama, ma mafua ai ona maualalo le mama o tioata ua fausia. Peitaʻi, o le mamanu o le mitiia o mea le mama e ono suia e faʻatatau i le maualuga o le le mama, ma o le kalafa o le iʻuga o loʻo faʻaalia ai o le mitiia atoa o mea le mama e tioata e le suia tele. E le gata i lea, o nei faʻaiʻuga o loʻo faʻaalia ai foʻi o le maualuga o le fua faatatau o le totoina e mafai ona faʻaleleia atili ai le mama o tioata. E mafai ona tupu lenei mea ona a faʻapotopoto le tele o nuclei tioata ua fausia i luga o nuclei nickel, e maualuga atu le avanoa e faʻaputu ai nickel ions i luga o le nickel. 27
Na faʻaalia e le suʻesuʻega e iai le aʻafiaga tele o ammonium ions (NH4+) i le faʻagasologa o le faʻakristaliina ma meatotino faʻakristaliina o tioata nickel sulfate hexahydrate, ma faʻaalia ai foʻi le aʻafiaga o le fua faatatau o fatu i le faʻagasologa o le faʻakristaliina.
I le maualuga o le ammonium e sili atu i le 2.5 g/l, e fa'aitiitia ai le fua o le tioata ma le saoasaoa o le tuputupu a'e o le tioata. I le maualuga o le ammonium e sili atu i le 2.5 g/l, e fa'ateleina ai le fua o le tioata ma le saoasaoa o le tuputupu a'e o le tioata.
O le fa'aopoopoina o mea leaga i le vaila'au nickel e fa'ateleina ai le tauvaga i le va o NH4+ ma [Ni(6H2O)]2− ions mo SO42−, lea e mafua ai ona fa'ateleina le malosi fa'agaoioiga. O le fa'aitiitia o le malosi fa'agaoioiga pe a uma ona fa'aopoopoina le maualuga o mea leaga e mafua mai i le ulufale atu o NH4+ ions i totonu o le fausaga tioata, ma fausia ai le masima faalua (NH4)2Ni(SO4)2 6H2O.
O le faʻaaogaina o le fua faatatau maualuga o le totoina e mafai ona faʻaleleia atili ai le fua o le tioata, le saoasaoa o le tuputupu aʻe o le tioata ma le mama o le tioata o le nickel sulfate hexahydrate.
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