鋰離子電(dian)池是(shi)一種(zhong)充電(dian)電(dian)池，依(yi)靠鋰離子在(zai)正極和負極之間移動來工作，廣泛應用在(zai)便攜式設備、衛星、儲備電(dian)源、電(dian)動汽車等領域(yu)，具有替(ti)代(dai)各種(zhong)二次電(dian)源的(de)潛力。
近年來國家大力提倡和(he)發展的(de)新能源產(chan)業(ye)，鋰離(li)子電池的(de)需求(qiu)量的(de)不斷攀升，其產(chan)生(sheng)的(de)廢(fei)水也是(shi)我們不得不面對的(de)一個難題。
科海思作為“環保治理價值化”的倡導者，已形成相當成熟的鋰離子電池廢水處理工藝，并產生了明顯的環保效益和經濟效益。下面是(shi)科海思整(zheng)理的鋰電池廢水行業(ye)一些(xie)基(ji)礎但很重要的知(zhi)識，看(kan)看(kan)是(shi)不是(shi)有你(ni)需要的~~
鋰電廢(fei)水來(lai)源主要(yao)為生(sheng)產(chan)過程產(chan)生(sheng)的生(sheng)產(chan)廢(fei)水和清洗設備水、冷卻水等。
鋰電池(chi)廢水主要成(cheng)分有(you)鎳鈷錳酸鋰、NMP、PVDF 粘結劑、SP、SBR 粘結劑、石墨及(ji)有(you)小分子有(you)機物(wu)質酯類(lei)等。
其(qi)廢(fei)水(shui)特(te)點為水(shui)量(liang)較小、廢(fei)水(shui)成(cheng)分復雜(za)、可生化性較差、且有一(yi)定毒(du)性。
其中三(san)元(yuan)前驅體(ti)廢水鹽組分復雜、易結垢(gou)、難處理，是鋰電(dian)環保的重(zhong)點領域。
三元前軀體廢(fei)水(shui)主要有母液(ye)和(he)洗水(shui)，主要成分是(shi)硫酸鈉(na)和(he)游(you)離氨，以及少量的Ni、Co、Mn等金屬。
這類廢水(shui)的鋰電池生產(chan)廢水(shui)處(chu)理(li)方案就(jiu)是回收(shou)重金屬離子-脫氨-蒸發回收(shou)鈉鹽，實現(xian)全組分綜合利用(yong)與零(ling)排放。
鋰電廢水處理工藝(yi)流程一(yi)般包括以下(xia)幾(ji)個步驟：
初級處理:將廢水通過化(hua)學沉淀、生化(hua)處理等(deng)方(fang)式(shi)，去除廢水中的懸(xuan)浮顆粒(li)物(wu)、生物(wu)有(you)機物(wu)等(deng)，使(shi)廢水濁(zhuo)度和有(you)機質含量降低(di)。
中(zhong)級處(chu)理:采用離子(zi)(zi)交換、膜分離等方法，去(qu)除廢水中(zhong)的重(zhong)金屬離子(zi)(zi)和其(qi)他有(you)毒有(you)害物質(zhi)，使廢水中(zhong)的重(zhong)金屬含量達到國家排放標準。
高級處理(li):采用(yong)高級氧化、生物降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)等方式，進一步去除廢(fei)水中的難降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)有機物質，使廢(fei)水達到(dao)更(geng)高的處理(li)要求(qiu)，以便(bian)于回收利用(yong)。
消(xiao)毒處(chu)理:通(tong)過紫外線滅菌、臭(chou)氧消(xiao)毒等方式，去除廢水(shui)中的細菌、病毒等微生物，使廢水(shui)達到國家排(pai)放(fang)標準。
對于(yu)鋰電池廢水處(chu)理(li)(li)的(de)工藝方法(fa)有(you)(you)很多，比如沉淀法(fa)。其優點是處(chu)理(li)(li)量大，工藝門檻不高，但是處(chu)理(li)(li)精(jing)度有(you)(you)限，往往沉淀池后產水要接(jie)離子交換(huan)樹脂工藝做末端精(jing)度處(chu)理(li)(li)，確保(bao)穩(wen)定出水達(da)標排放。
反滲透法使用(yong)和操(cao)作簡單。但是膜受限于本(ben)(ben)身的工藝缺(que)陷，無法做到分離提純回用(yong)等功(gong)能(neng)，例如鋰回收，而(er)且能(neng)耗高(gao)，使用(yong)成本(ben)(ben)較高(gao)。
離(li)子交換處(chu)理鋰電(dian)池廢(fei)水(shui)處(chu)理精度高，產(chan)水(shui)穩定，能耗(hao)不高，并且可以做到分(fen)離(li)提純。
但是由于工廠剛(gang)產出的廢水往往濃度較(jiao)高以及樹脂(zhi)交換(huan)能力(li)強，選擇交換(huan)的特點(dian)，所(suo)以直接使用(yong)樹脂(zhi)成本相對高。
所以目前三元鋰電池項目廢水大都采用沉淀池+過濾裝置+離子交換樹脂裝置的(de)(de)工藝(yi)來(lai)解決廢(fei)水(shui)處理問(wen)題，同(tong)時考慮氯化銨的(de)(de)回(hui)收經濟(ji)性，所以工藝(yi)可改進為電池(chi)廢(fei)水(shui)→沉淀池(chi)+過(guo)濾裝置(zhi)+離子(zi)交換樹脂(zhi)裝置(zhi)選擇性出鈷等金屬+蒸(zheng)發(fa)器，樹脂(zhi)的(de)(de)再生液廢(fei)水(shui)直接回(hui)前(qian)端工藝(yi)，蒸(zheng)發(fa)器蒸(zheng)發(fa)得到的(de)(de)結晶體就(jiu)是(shi)價值(zhi)很高的(de)(de)氯化銨固體。
CH-90Na螯(ao)合(he)樹(shu)脂(zhi)可(ke)以針對特定(ding)重金(jin)(jin)屬(shu)離子(zi)的特點，利(li)用(yong)螯(ao)合(he)樹(shu)脂(zhi)的特種功能基團與(yu)重金(jin)(jin)屬(shu)離子(zi)形(xing)成絡合(he)物的特性，實現(xian)重金(jin)(jin)屬(shu)離子(zi)的回(hui)收利(li)用(yong)及深度(du)去除。
CH-90Na適用(yong)于從一價(jia)金(jin)屬(shu)離(li)(li)子中選擇(ze)性(xing)的(de)去除或(huo)回收(shou)二價(jia)金(jin)屬(shu)離(li)(li)子，二價(jia)金(jin)屬(shu)離(li)(li)子可以很容易的(de)與單價(jia)金(jin)屬(shu)離(li)(li)子分離(li)(li)。其(qi)選擇(ze)性(xing)的(de)順序如(ru)下：Cu>Pb>Ni>Zn >Co>Cd>Fe+3 >Mn>Mg>Ca>>Na
三元前(qian)驅體廢(fei)(fei)水處理主要采用(yong)的是共沉淀法，即鎳鹽、鈷鹽、錳鹽按照一定的比例配成溶液(ye)，在氫(qing)氧(yang)化鈉、氨存在的條(tiao)件下形成氫(qing)氧(yang)化鎳鈷錳沉淀，再通過(guo)離心洗(xi)滌(di)、漿化、干(gan)燥等(deng)步驟得到合格的產品，在離心洗(xi)滌(di)的過(guo)程中伴隨著大(da)含有(you)氨氮、重金屬、硫(liu)酸鈉等(deng)的廢(fei)(fei)水產生，并且需要回收利用(yong)。
離心洗(xi)滌產(chan)生的廢水分(fen)為兩部分(fen)，一是離心分(fen)離出來的濃母液，二(er)是清水洗(xi)滌后產(chan)生的低(di)濃度(du)洗(xi)水。
低濃度洗(xi)水通過(guo)(guo)沉淀再經(jing)過(guo)(guo)樹脂工藝過(guo)(guo)濾，樹脂產生(sheng)的高濃度廢水與濃母液混合(he)進行下一(yi)步處理，處理這些(xie)廢水主(zhu)要分為(wei)三個部分：
一是(shi)除(chu)去重金(jin)屬，二(er)是(shi)除(chu)去氨氮，三是(shi)蒸(zheng)發結晶得到硫酸鈉和冷(leng)凝蒸(zheng)餾水。
除(chu)(chu)重(zhong)金(jin)屬(shu)是(shi)利用加藥、調堿等(deng)(deng)方(fang)法使鎳、鈷(gu)、錳離子(zi)生(sheng)成沉淀再通過(guo)除(chu)(chu)重(zhong)金(jin)屬(shu)樹脂達標，然后(hou)經汽提脫氨等(deng)(deng)高濃度除(chu)(chu)氨氮工藝后(hou)，再進入蒸發結晶系統除(chu)(chu)去(qu)硫酸鈉和脫氨，后(hou)再經過(guo)除(chu)(chu)氨氮樹脂進行深度處理。
鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)回(hui)收(shou)(shou)處理，指(zhi)的是(shi)將報廢的鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)集中回(hui)收(shou)(shou)，通(tong)過物理、化學等(deng)回(hui)收(shou)(shou)處理工藝循環(huan)利用電(dian)(dian)池(chi)或將電(dian)(dian)池(chi)中具備利用價(jia)值的金屬元素(su)如鋰(li)(li)、鈷、鎳(nie)等(deng)提取出來。
鋰電(dian)池回(hui)收過程(cheng)包括預(yu)處理和后續處理兩個(ge)階段。
預處(chu)理過程首先需要采用物(wu)理方法對(dui)廢舊電(dian)池(chi)徹(che)底(di)放(fang)電(dian)，然后對(dui)電(dian)池(chi)進(jin)行(xing)拆解以分(fen)離出正極(ji)、負極(ji)、電(dian)解液和隔膜(mo)等(deng)各組成部分(fen)。
后續處理(li)環節是(shi)對拆(chai)解后的各類廢料中(zhong)的高價值組(zu)分(fen)進行回(hui)收，其中(zhong)回(hui)收難度和回(hui)收價值最(zui)高且被研究最(zui)多的部(bu)分(fen)應屬電池正(zheng)極活性材料中(zhong)能源金(jin)屬的回(hui)收。
濕法(fa)回收技術，是采用酸堿(jian)溶液(ye)(ye)等媒(mei)介對電極材料中(zhong)的金(jin)屬離(li)子進行提(ti)取(qu)，浸出到溶液(ye)(ye)中(zhong)，再通過離(li)子交換、沉淀、萃取(qu)、結(jie)晶(jing)等方(fang)法(fa)將(jiang)溶液(ye)(ye)中(zhong)的金(jin)屬離(li)子以金(jin)屬化合(he)物等形(xing)式提(ti)取(qu)出來(lai)。
采用濕法工(gong)藝(yi)，廢料經過(guo)破碎分選(xuan)，除去金(jin)屬(shu)碎片， 通(tong)過(guo)酸浸、凈化除雜、萃(cui)取、分離(li)得(de)到各種目標金(jin)屬(shu)鹽溶(rong)液，然后通(tong)過(guo)共(gong)沉淀制(zhi)備(bei)(bei)(bei)三元前驅體產品(pin)或由氯化鈷(gu)制(zhi)備(bei)(bei)(bei)碳酸鈷(gu)，煅燒后制(zhi)備(bei)(bei)(bei)四(si)氧(yang)化三鈷(gu)，含鋰萃(cui)余液則用來制(zhi)備(bei)(bei)(bei)鋰鹽產品(pin)。
在凈化除雜工序(xu)中(zhong)，其關鍵在于去除浸出液中(zhong)的鈣、鎂雜質。
鋰、鈷(gu)、鎳(nie)、錳的(de)氟(fu)化物的(de)屬于(yu)微溶性物質(zhi)，在除鈣(gai)鎂的(de)同(tong)時勢(shi)必會有(you)大量的(de)鎳(nie)鈷(gu)錳金(jin)(jin)屬以氟(fu)化物的(de)形(xing)式沉淀出來，所以需要(yao)一種能源(yuan)金(jin)(jin)屬損(sun)失少的(de)方(fang)法(fa)來進行處理。
Tulsimer?CH-93鹽(yan)水(shui)(shui)除(chu)鈣鎂(mei)螯(ao)合樹脂(zhi)是包含氨甲膦酸基連(lian)接到聚苯(ben)乙烯共聚物的(de)(de)一(yi)種極耐(nai)用的(de)(de)大孔(kong)樹脂(zhi)，可(ke)以從(cong)(cong)含有(you)一(yi)價(jia)陽離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)廢水(shui)(shui)處理中(zhong)選擇(ze)性的(de)(de)除(chu)去二價(jia)金屬(shu)陽離(li)子(zi)(zi)。使(shi)二價(jia)金屬(shu)陽離(li)子(zi)(zi)以及由其他二價(jia)陽離(li)子(zi)(zi)可(ke)以像(xiang)鈣一(yi)樣容易地從(cong)(cong)一(yi)價(jia)陽離(li)子(zi)(zi)中(zhong)分(fen)離(li)出來。
CH-93樹脂耐高(gao)鹽，可(ke)以在(zai)高(gao)鹽條件下有良(liang)好的吸附效果，最大交換容量可(ke)以達到2.0 meq/ml(H+)，同時可(ke)以將廢水中(zhong)重(zhong)金屬離子去除(chu)到0.2ppm。
初步處(chu)理(li):將廢水進行預處(chu)理(li)，去除其中的懸浮物、沉淀(dian)物和有(you)機物等雜質，并(bing)調節廢水 pH 值。
離(li)子(zi)交換:采用離(li)子(zi)交換樹(shu)(shu)脂對廢(fei)水(shui)進行處理(li)，通過樹(shu)(shu)脂上的(de)陰離(li)子(zi)和(he)陽(yang)離(li)子(zi)交換，將廢(fei)水(shui)中的(de)鋰離(li)子(zi)吸附并固定在樹(shu)(shu)脂上。
再生處(chu)理(li)(li):將吸(xi)附有鋰(li)離子的樹脂(zhi)進行再生處(chu)理(li)(li)，使其重新成為可(ke)用的吸(xi)附樹脂(zhi)。
濃縮(suo)凈化(hua):將再生(sheng)后的吸附樹脂(zhi)進行(xing)濃縮(suo)處理，使其中(zhong)的離子得以更加純(chun)化(hua)和提高濃度。
提(ti)取分離:采用化學方(fang)法(fa)對濃縮(suo)后的樹脂進(jin)(jin)行提(ti)取分離，從中(zhong)分離出鋰離子，并對其(qi)進(jin)(jin)行提(ti)純和加(jia)工處(chu)理。
回收(shou)利(li)用:將提純后的(de)鋰(li)離子(zi)用于生(sheng)產鋰(li)電池、玻璃和陶瓷等工(gong)業產品，實現資源的(de)回收(shou)與利(li)用。
物理(li)法回(hui)收是(shi)指將廢舊(jiu)動力電池內部成分(fen)(fen)(fen)，如電極活性物質、集流體和(he)電池外殼等(deng) 組分(fen)(fen)(fen)經過(guo)破碎(sui)、過(guo)篩、磁選分(fen)(fen)(fen)離、精(jing)細粉碎(sui)和(he)分(fen)(fen)(fen)類等(deng)一(yi)系列手段，得到有價值產物，然后再進行修(xiu)復等(deng)進一(yi)步(bu)過(guo)程。
物理(li)法回(hui)收(shou)雖然(ran)比較環保(bao)，但是物理(li)拆解回(hui)收(shou)的處理(li)效率較低。
生(sheng)物法是以微生(sheng)物作(zuo)為(wei)媒介(jie)，通過微生(sheng)物代謝作(zuo)用將將體系的有(you)用組(zu)分(fen)轉(zhuan)化(hua)為(wei)可(ke)溶化(hua)合(he)物并選擇性地溶解(jie)出來，實(shi)現(xian)目標組(zu)分(fen)與雜質組(zu)分(fen)分(fen)離，最終回收鋰、鈷、鎳等有(you)價(jia)金屬。
生(sheng)物法具備成本低、能耗小(xiao)，有價金(jin)屬回收率高等特點(dian)，然而該工藝(yi)的研(yan)究尚處(chu)于起步階段(duan)，微生(sheng)物菌類培育困難，浸出環境要求高。
超臨(lin)界CO2流(liu)體(ti)萃取的原理是壓力(li)和溫度(du)的差異(yi)影(ying)響(xiang)超臨(lin)界CO2的溶解力(li)，將廢舊電池(chi)(chi)置于超臨(lin)界反(fan)應釜(fu)中，使待分(fen)(fen)離的電池(chi)(chi)與(yu)超臨(lin)界 CO2 充分(fen)(fen)接觸，根據電池(chi)(chi)成分(fen)(fen)極性、熔沸(fei)點和分(fen)(fen)子(zi)量的差異(yi)，將電解液選擇(ze)性地萃取出(chu)來。
此方法適用于收集廢舊電池(chi)的電解液(ye)，但工(gong)作(zuo)環(huan)境要求高，處理費用高。
離(li)(li)子交(jiao)換樹脂對不(bu)同金屬(shu)離(li)(li)子絡合物具有(you)不(bu)同的(de)吸(xi)(xi)附系數，呈現(xian)出對金屬(shu)的(de)選(xuan)擇性。電(dian)池破碎初步分選(xuan)后，通(tong)過(guo)離(li)(li)子交(jiao)換作用，從含多(duo)種有(you)價金屬(shu)的(de)溶液中吸(xi)(xi)附 一種，最終實(shi)現(xian)電(dian)池不(bu)同金屬(shu)的(de)分離(li)(li)提純(chun)。
離子(zi)交(jiao)換(huan)法工藝簡單，易(yi)于操作。
通過對含鋰溶(rong)液(ye)(ye)進(jin)(jin)行(xing)(xing)初步除雜操作后(hou)，調節pH值至10～12，再(zai)流(liu)經螯合(he)(he)陽(yang)(yang)離(li)子(zi)交(jiao)換樹脂(zhi)(zhi)柱，從(cong)而(er)將含鋰溶(rong)液(ye)(ye)中的(de)二價以上的(de)金(jin)屬(shu)陽(yang)(yang)離(li)子(zi)進(jin)(jin)行(xing)(xing)吸附，得(de)到(dao)含鋰凈(jing)完液(ye)(ye)，再(zai)蒸發結晶和干燥后(hou)，得(de)到(dao)電池(chi)級氯化鋰；然后(hou)采(cai)用(yong)(yong)去(qu)離(li)子(zi)水對螯合(he)(he)陽(yang)(yang)離(li)子(zi)交(jiao)換樹脂(zhi)(zhi)柱進(jin)(jin)行(xing)(xing)置(zhi)換，再(zai)依次用(yong)(yong)鹽酸(suan)溶(rong)液(ye)(ye)進(jin)(jin)行(xing)(xing)酸(suan)洗(xi)，用(yong)(yong)去(qu)離(li)子(zi)水進(jin)(jin)行(xing)(xing)殘酸(suan)清(qing)洗(xi)，用(yong)(yong)氫(qing)氧(yang)化鈉溶(rong)液(ye)(ye)進(jin)(jin)行(xing)(xing)堿洗(xi)，用(yong)(yong)去(qu)離(li)子(zi)水進(jin)(jin)行(xing)(xing)殘堿清(qing)洗(xi)操作，得(de)到(dao)可循(xun)環使用(yong)(yong)的(de)螯合(he)(he)陽(yang)(yang)離(li)子(zi)交(jiao)換樹脂(zhi)(zhi)柱。
此種工藝能夠(gou)一次性完成(cheng)氯化鋰的深(shen)度除雜(za)，達到電(dian)池級別，同(tong)時(shi)不會(hui)產生沉淀(dian)，降低了(le)除雜(za)成(cheng)本(ben)(ben)和環保風險，提(ti)高了(le)鋰元素的回收率，且螯合陽離子交(jiao)換樹脂(zhi)柱能夠(gou)循(xun)環使用(yong)，節約(yue)了(le)除雜(za)成(cheng)本(ben)(ben)。
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