一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，包括以下步骤：微生物培养：向培养基中添加混合嗜酸菌，置于恒温震荡摇床中培养，培养温度为40‑45℃，转速为150‑200转/分钟，待培养体系中氧化还原电位Eh≥550mV时，即可得到培养液；生物浸出：将正极活性材料添加至所述培养液的培养体系中进行浸出反应，添加谷胱甘肽，继续培养2‑4天，完成金属的生物浸出，得到生物浸出液。本发明专利技术的方法通过利用谷胱甘肽提高了金属的生物浸出率，操作简便易行，所添加的谷胱甘肽无毒无害，容易获取，因此本发明专利技术还有助于废弃锂电池中金属的生物浸出回收技术的进一步发展。

A method of using glutathione to improve the bioleaching rate of metal in waste lithium battery

【技术实现步骤摘要】
一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法
本专利技术涉及固体废弃物回收
，尤其涉及一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法。
技术介绍
近年来，锂电池产业发展迅猛，锂离子电池因其应用广泛，需求量大，清洁无污染，使用安全等原因在世界经济发展中占据着越来越重要的地位，小到手机、手提电脑、相机等便携式电器，大到新能源汽车、航天、储能等等方面，锂离子电池均在其中发挥了不可替代的作用。根据我国有关部门统计仅2016年上半年，我国锂电池的产量达到了29.8亿只，同比增长了20.7％。锂电池的广泛使用也导致了大量废弃锂电池的产生，这些废弃锂电池不仅危害自然环境和人体健康，还造成了资源浪费。锂电池电极材料中含有较多的贵金属，如废弃的钴酸锂电池中锂含量为1.20～1.80％，钴的含量约为12.00～15.10％，铜含量为8.00～10.00％，铝含量约为4.00～8.00％。因此，选择合理的回收方法以实现锂、钴等金属从废弃锂电池正极材料中的提取便成为了废弃锂电池回收处理工作中的重中之重，得到越来越多的关注。目前，已有的废弃锂电池正极材料资源化利用方法包括机械物理法、化学法以及生物浸出法等。物理方法主要是指利用机械、热处理、溶解等方法将活性物质与集流体分离，化学方法则是利用酸性或碱性介质溶出、纯化正极材料，获得可利用的金属溶液。由于物理法和化学法存在着流程长、对设备要求高、且操作复杂、容易造成二次污染等缺点，所以需要一种高效、绿色、经济、短流程的回收技术。而生物浸出技术由于其低成本、耗酸少、绿色无污染、反应条件温和、可循环使用等优点，在废弃锂电池正极材料资源化利用领域得到越来越多的关注和研究。但是目前生物浸出废弃锂电池正极材料技术仍存在着浸出周期长、浸出速率缓慢、电极材料料浆浓度限制等缺点，严重制约了生物浸出技术的进一步发展。因此，亟待提供一种能够提高金属生物浸出的方法，以提高弃锂电池中金属浸出率，解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，操作简单，利用谷胱甘肽实现了提高废弃锂电池中金属生物浸出率的目的，且谷胱甘肽不增加对环境的破坏，属于绿色环保材料，不增加对环境的负担。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，包括以下步骤：微生物培养：向培养基中添加混合嗜酸菌，置于恒温震荡摇床中培养，培养温度为40-45℃，转速为150-200r/min，待培养体系中氧化还原电位(Eh)≥550mV时，即可得到培养液；生物浸出：将正极活性材料添加至所述培养液的培养体系中进行浸出反应，添加谷胱甘肽，继续培养2-4天，完成金属的生物浸出，得到生物浸出液。进一步，所述混合嗜酸菌包含嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillusferrooxidans)和嗜铁钩端螺旋菌(Leptospirillumferriphilum)。进一步，所述混合嗜酸菌的接种量为9-11％(V/V)。进一步，所述混合嗜酸菌的接种量为10％(V/V)。进一步，所述培养基为9K培养基。进一步，所述9K培养基由(NH4)2SO4、KCl、K2HPO4、MgSO4·7H2O、Ca(NO3)2和蒸馏水组成。进一步，所述培养基中还含有8-12％(W/V)的黄铁矿粉。进一步，所述培养基中还含有10％(W/V)的黄铁矿粉。进一步，所述正极活性材料添加至所述培养液后，每隔2h用浓硫酸调节体系pH值至初始值，维持反应过程中pH值不变。进一步，所述正极活性材料的添加量为4-6％(W/V)。进一步，所述正极活性材料的添加量为5％(W/V)。进一步，所述谷胱甘肽为还原型谷胱甘肽。进一步，所述谷胱甘肽的添加时间为添加所述正极活性材料并培养10-14h时。本专利技术中，所述谷胱甘肽的添加时间也可以这样描述：所述谷胱甘肽的添加时间为添加所述正极活性材料进行浸出反应后体系pH值不再波动时。进一步，所述谷胱甘肽的添加量为0.2-0.4g/L。进一步，所述正极活性材料的制备方法，包括如下步骤：拆解废弃锂电池，将正极材料(铜箔或铝箔)放入有机溶剂中浸泡，在50-200℃温度下浸泡20-60min，然后进行超声处理工艺，将活性材料从正极上剥离下来，水洗、干燥，破碎，过100-300目筛，即可得到正极活性材料。进一步，所述有机溶剂为丙酮、乙醇或1-甲基-2-吡咯烷酮。进一步，所述正极材料包含锂、钴、镍、锰元素中的至少一种。本专利技术中，所述氧化还原电位(Eh)由Eh计直接检测。本专利技术中，通过对最终得到的所述生物浸出液进行原子吸收光谱检测，测定金属离子的浓度，以获得金属元素的浸出率。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的方法在浸出过程中添加还原型谷胱甘肽，提高了废弃锂电池正极活性材料中金属浸出率。一般的生物浸出废弃锂电池正极活性材料过程中，随着金属离子的不断溶出，溶液中金属离子胁迫效应越来越强，导致细菌胞内累积大量的活性氧(ROS)。过量ROS会破坏菌体，抑制菌体氧化活性，阻碍生物浸出过程的进行，使金属浸出率降低。而本专利技术中，还原型谷胱甘肽的加入大大缓解了过量ROS累积的情况，消除了ROS对生物浸出过程的影响，从而提高了生物浸出率。本专利技术的方法操作简单，利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率，且谷胱甘肽不增加对环境的破坏，属于绿色环保材料，不增加对环境的负担。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属浸出率的方法的工艺流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，工艺流程图如图1所示，具体步骤如下：获得正极活性材料：拆解废弃锂电池，将正极材料(铜箔或铝箔)放入有机溶剂中浸泡，在50-200℃温度下浸泡20-60min，然后进行超声处理工艺，将活性材料从正极上剥离下来，水洗、干燥，破碎，过100-300目筛，即可得到正极活性材料；微生物培养：向培养基中添加混合嗜酸菌，置于恒温震荡摇床中培养，培养温度为40-45℃，转速为150-200r/min，待培养体系中氧化还原电位(Eh)≥550mV时，即可得到培养液；生物浸出：将正极活性材料添加至所述培养液的培养体系中进行浸出反应，调节pH值；添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n微生物培养：向培养基中添加混合嗜酸菌，置于恒温震荡摇床中培养，培养温度为40-45℃，转速为150-200转/分钟，待培养体系中氧化还原电位≥550mV时，即可得到培养液；/n生物浸出：将正极活性材料添加至所述培养液的培养体系中进行浸出反应，添加谷胱甘肽，继续培养2-4天，完成金属的生物浸出，得到生物浸出液。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
微生物培养：向培养基中添加混合嗜酸菌，置于恒温震荡摇床中培养，培养温度为40-45℃，转速为150-200转/分钟，待培养体系中氧化还原电位≥550mV时，即可得到培养液；
生物浸出：将正极活性材料添加至所述培养液的培养体系中进行浸出反应，添加谷胱甘肽，继续培养2-4天，完成金属的生物浸出，得到生物浸出液。


2.根据权利要求1所述的利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，其特征在于，所述混合嗜酸菌包含嗜酸性氧化亚铁硫杆菌和嗜铁钩端螺旋菌；所述混合嗜酸菌的接种量为9-11％(V/V)。


3.根据权利要求1所述的利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，其特征在于，所述培养基为9K培养基。


4.根据权利要求1或3所述的利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，其特征在于，所述培养基中还含有8-12％(W/V)的黄铁矿粉。


5.根据权利要求1所述的利用谷胱甘肽提高废弃锂电池中金属生物浸出率的方法，其特征在于，所述正极活性材料添加至所述培养液后，每隔2h用浓硫酸调节体系pH值至初始值，维持...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，刘浩，朱明龙，刘德洪，程国庆，谭文松，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31