科海思锂离子电池废水处理工艺：解决新能源产业难题的有效途径

科海思锂离子电池废水处理工艺：解决新能源产业难题的有效途径

锂离子电池是依靠锂离子在正负极之间移动来工作的可充电电池，广泛应用于便携设备、卫星、备用电源、电动汽车等领域，有潜力取代各种二次电源。

近年来，国家大力推进和发展新能源产业，锂离子电池的需求量不断上升，其产生的废水也是我们必须面对的问题。

科海斯作为“环保与价值经营”的倡导者，已经形成了相当成熟的锂电池废水处理工艺，并产生了明显的环境效益和经济效益。下面就是科海斯整理的一些锂电池废水行业基本但非常重要的知识，看看有没有你需要的~~

锂电池废水来源

锂电池废水主要来源为生产过程中产生的生产废水、清洗设备用水、冷却水等。

锂电池废水特点

锂电池废水主要成分为锂镍钴锰氧化物、NMP、PVDF粘结剂、SP、SBR粘结剂、石墨及小分子有机酯等。

其废水特点是水量小、废水成分复杂、可生化性差、且具有一定的毒性。

其中三元前驱体废水盐组成复杂，易结垢、处理难度大，是锂电池环保的重点领域。

三元前驱体废水特征

三元前驱体废水主要包括母液和洗水，主要成分为硫酸钠和游离氨，以及少量Ni、Co、Mn等金属。

针对该类废水锂电池生产废水处理方案为回收重金属离子—脱氨—蒸发回收钠盐，实现各组分综合利用、零排放。

锂电池废水处理工艺

锂电池废水处理工艺一般包括以下步骤：

一级处理：通过化学沉淀、生物化学处理等方法去除废水中的悬浮颗粒、生物有机物等，从而降低废水的浊度和有机物含量。

中级处理：利用离子交换、膜分离等方法去除废水中的重金属离子及其他有毒有害物质，使废水中重金属含量达到国家排放标准。

深度处理：利用高级氧化、生物降解等方法，进一步去除废水中难以降解的有机物，使废水达到更高的处理要求，易于循环使用。

消毒处理：通过紫外线杀菌、臭氧消毒等方法去除废水中的细菌、病毒等微生物，使废水达到国家排放标准。

锂电池废水处理工艺

锂电池废水处理工艺方法较多，如沉淀法，其优点是处理量大、工艺门槛低，但处理精度有限，往往沉淀池后的产水需要接入离子交换树脂工艺进行终端精密处理，才能保证出水稳定达标排放。

反渗透法使用、操作简单，但由于膜本身的工艺缺陷，无法实现分离、净化及再利用（如锂回收）等功能，且能耗大、使用成本高。

离子交换处理锂电池废水具有处理精度高、产水量稳定、能耗低、可实现分离净化等特点。

但由于工厂刚产生的废水往往浓度较高，而树脂又具有很强的交换容量和选择交换特性，因此直接使用树脂的成本相对较高。

因此目前三元锂电池项目废水大多采用沉淀池+过滤装置+离子交换树脂装置的工艺解决废水处理问题，同时考虑到氯化铵回收的经济性，可以工艺改进为电池废水→沉淀池+过滤装置+离子交换树脂装置选择性去除钴等金属+蒸发器。树脂再生液废水直接返回前端工艺，蒸发器蒸发得到的晶体就是非常有价值的氯化铵固体。

CH-90Na重金属去除螯合树脂

CH-90Na螯合树脂可以针对特定重金属离子的特点，利用螯合树脂的特殊功能基团与重金属离子形成络合物，实现重金属离子的回收利用及深度去除。

CH-90Na适用于从一价金属离子中选择性去除或回收二价金属离子。二价金属离子可以很容易地与一价金属离子分离。选择性顺序如下：Cu>Pb>Ni>Zn>Co>Cd>Fe+3>Mn>Mg>Ca>>Na

三元前驱体废水处理工艺

三元前驱体废水处理主要采用的方法为共沉淀法，即将镍盐、钴盐、锰盐按一定比例混合成溶液，在氢氧化钠和氨水存在下生成镍钴锰氢氧化物沉淀，再经过离心洗涤、制浆、干燥等步骤得到合格产品。离心洗涤过程中会产生含氨氮、重金属、硫酸钠等废水，需回收利用。

离心洗涤产生的废水分为两部分：一部分是离心分离后的浓缩母液，另一部分是清水洗涤后产生的低浓度洗涤水。

三元前驱体低浓度洗水处理工艺

低浓度的洗水经沉淀后经过树脂工艺过滤，经树脂处理后产生的高浓度废水与浓缩母液混合进行下一步处理。这些废水的处理主要分为三部分：

一是除去重金属，二是除去氨氮，三是蒸发结晶得到硫酸钠，冷凝得到蒸馏水。

重金属去除是通过加药、调碱等方法使镍、钴、锰离子形成沉淀，经过重金属去除树脂达标后，再经过汽提、脱氨等高浓度氨氮去除工艺，进入蒸发结晶系统去除硫酸钠、脱氨，最后通过氨氮去除树脂进行深度处理。

锂电池回收

锂电池回收是指对报废锂电池进行集中回收，通过物理、化学等回收工艺对电池进行再生利用，或从电池中提取锂、钴、镍等有价值的金属元素。

锂电池回收流程

锂电池回收过程包括预处理和后处理两个阶段。

预处理过程首先需要利用物理方法将废旧电池完全放电，然后将电池拆解，分离其正极、负极、电解液、隔膜等部件。

后续处理阶段是对拆解后的各类废弃物中的高价值成分进行回收利用，其中回收难度最大、价值最高、研究最多的部分应该是电池正极活性物质中能量金属的回收。

锂电池湿法回收工艺

湿法回收技术是利用酸碱溶液等介质将电极材料中的金属离子萃取出来，浸出到溶液中，然后通过离子交换、沉淀、萃取、结晶等方法将溶液中的金属离子以金属化合物的形式提取出来。

锂电池湿法回收的一般流程

采用湿法工艺，将废弃物破碎、分选去除金属碎片，经酸浸、净化除杂、萃取分离得到各种目标金属盐溶液，再通过共沉淀制备三元前驱体产品或由氯化钴制备碳酸钴，经煅烧制备四氧化三钴，含锂萃余液制备锂盐产品。

在净化除杂过程中，关键是除去浸出液中的钙、镁杂质。

钙镁离子的氟化物沉淀处理

锂、钴、镍、锰的氟化物都是微溶性物质，在除钙、镁时，不可避免的会有大量镍、钴、锰金属以氟化物的形式析出，因此需要采用能量金属损失较少的方法来处理。

螯合树脂去除钙镁离子

®CH-93盐水钙镁螯合树脂是一种非常耐用的大孔树脂，含有与聚苯乙烯共聚物相连的氨基甲基膦酸基团，可从含有一价阳离子的废水中选择性去除二价金属阳离子。二价金属阳离子和其他二价阳离子可以像钙一样容易地与一价阳离子分离。

CH-93树脂耐高盐性好，在高盐条件下仍能有良好的吸附效果，最大交换容量可达2.0meq/ml（H+），可将废水中的重金属离子去除至0.2ppm。

废水回收锂处理工艺

初步处理：对废水进行预先处理，去除废水中的悬浮物、泥沙、有机物等杂质，并调节废水的pH值。

离子交换：采用离子交换树脂处理废水，通过树脂上阴离子和阳离子的交换，将废水中的锂离子吸附固定在树脂上。

再生：将吸附了锂离子的树脂进行再生，使之成为再次可用的吸附树脂。

浓缩净化：将再生的吸附树脂进行浓缩，进一步净化离子，提高浓度。

提取分离：采用化学方法将浓缩树脂进行提取、分离，分离出锂离子，并进行净化加工。

回收利用：将提纯后的锂离子用于生产锂电池、玻璃、陶瓷等工业产品，实现资源回收利用。

物理方法在锂回收中的应用

物理回收是指将废旧动力电池内部组件，例如电极活性材料、集流体以及电池外壳等经过破碎、筛分、磁选、细磨和分类等过程，获得有价值的产品，然后再进行修复等进一步处理。

虽然物理回收更加环保，但是物理拆解回收的处理效率较低。

生物方法在锂回收中的应用

生物法是以微生物作为介质，通过微生物的代谢作用，将体系中的有用组分转化成可溶性化合物并选择性地溶出，从而将目标组分与杂质组分分离，最终回收锂、钴、镍等有价值金属。

生物法具有成本低、能耗低、有价金属回收率高等特点，但该工艺研究尚处于起步阶段，微生物培养困难，浸出环境要求高。

超临界CO2萃取在锂回收中的应用

超临界CO2流体萃取的原理是压力和温度的差异会影响超临界CO2的溶解能力。将废旧电池放入超临界反应器中，使需要分离的电池与超临界CO2充分接触。根据电池成分的极性、熔沸点和分子量的差异，选择性地萃取电解质。

该方法适用于废旧蓄电池电解液的收集，但对工作环境要求较高，处理成本较高。

离子交换在锂回收中的应用

离子交换树脂对不同的金属离子络合物具有不同的吸附系数，表现出对金属的选择性。电池经过破碎和初步分选后，通过离子交换从含有多种有价金属的溶液中吸附一种，最终实现电池中不同金属的分离和提纯。

离子交换流程简单，操作方便。

锂电池氯化锂杂质去除工艺

含锂溶液经初步除杂操作后，调节pH值至10～12，然后流经螯合阳离子交换树脂柱，吸附含锂溶液中的二价以上金属阳离子，得到含锂清液，再经蒸发、结晶、干燥后得到电池级氯化锂；再将螯合阳离子交换树脂柱换成去离子水，再用盐酸溶液酸洗，去离子水洗残酸，氢氧化钠溶液碱洗，去离子水洗残碱，得到可回收利用的螯合阳离子交换树脂柱。

该工艺可一次性完成氯化锂深度除杂，达到电池级，不产生沉淀，降低了除杂成本和环保风险，提高了锂元素的回收率，螯合阳离子交换树脂柱可循环使用，节省了除杂成本。