废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法技术

本发明专利技术涉及废旧锂离子电池与废水联合处理技术领域，提供一种废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法，包括：将废旧锂离子电池的电池组或经拆解得到的电池单体置于含重金属离子废水中进行放电；固液分离得到放电后的电池组或电池单体，及脱除重金属离子处理后的废水；所述含重金属离子废水含有至少一种目标金属离子，所述目标金属离子包括Cu

【技术实现步骤摘要】
废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法


[0001]本专利技术涉及废旧锂离子电池与废水联合处理
，尤其是涉及一种废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法。

技术介绍

[0002]随着现代化科技的高速发展，社会能源与环境生态污染问题日益突出，尤其是各种废弃电池对环境及生态的污染问题已经成了社会关注的焦点。锂离子电池由于容量高、循环性能稳定、工作平台电压高等特点被广泛应用于动力电池和储能电池领域，而动力和储能电池对电池材料的需求通常大于常规的小型电池。因此，在未来3
‑
5年内，将有大量的锂离子电池报废，对其进行回收具有很高的社会价值。
[0003]然而，废旧锂离子电池仍残留相当部分的电压，为了确保人员和设备安全必须进行放电操作使残留电压降至安全范围以内。目前废旧锂离子电池的回收关注点主要集中在后段产品回收上，对前段放电处理关注度较少，普遍采用5
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10％的NaCl溶液进行放电操作。如中国专利CN106558739A公布的“基于废旧手机中锂离子电池高效回收分离工艺”中提及在电池破碎拆解前要进行放电操作，利用10％的NaCl盐溶液浸泡48h至电池残留电压达到安全拆解的要求。采用5
‑
10％的NaCl盐溶液进行电池放电操作可使废旧锂离子电池残留电压达到安全拆解的要求，但放电速率较慢，一般要浸泡24h以上使残留电压降至1V以下，且会引入难以去除的氯离子进入到浸出液中对后续的除杂净化和产品回收阶段带来影响。又如中国专利CN104538695A公布的“废镍钴锰酸锂电池中回收金属并制备镍钴锰酸锂的方法”，在电池破碎拆解前利用0.1
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1mol/L的NaOH溶液在室温下对电池进行1
‑
3h的放电操作，OH
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在水溶液中比Cl
‑
更难放电，采用NaOH溶液势必会降低电池的放电速率以及放电效果，且在处理软包电池时NaOH会对铝壳造成腐蚀导致电解液的泄露污染水质。
[0004]可见，现有锂离子电池回收放电技术还普遍存在如下问题：放电速率慢，通常需要24h以上的放电时间；放电效果不理想，仅能放电至0.7V左右；容易引入影响后续除杂净化和产品回收阶段的离子；容易腐蚀电池组，导致剧毒电解液泄露至放电体系中，对操作人员及环境安全极为不利。
[0005]现有废水中含有较多重金属离子，例如，Cu
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、Co
2+
等重金属离子，工业废水中特别是电镀漂洗工业产生的废水含有较高浓度的Cu
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、Co
2+
等重金属离子，若不进行处理会对生态环境和人类健康带来重大危害。废水中重金属离子的处理方法一般有离子交换树脂法、物理吸附法、化学沉淀法和膜处理法等，这些方法都存在着操作复杂、回收效率低、回收成本高等问题，且易造成二次污染。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法，能够在实现废旧锂离子电池放电的同时，实现含重金属离子废水中目标重金属离子的脱除，提高废旧锂离子电池的放电效率并改善放电效果，降低含重金属离
子废水中目标重金属离子的处理成本与操作复杂性并提高回收效率且无二次污染。
[0007]本专利技术的技术方案为：
[0008]一种废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法，其特征在于，包括：将废旧锂离子电池的电池组或经拆解得到的电池单体置于含重金属离子废水中进行放电；固液分离得到放电后的电池组或电池单体，及脱除重金属离子处理后的废水；所述含重金属离子废水含有至少一种目标重金属离子，所述目标重金属离子包括Cu
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、Co
2+
。
[0009]进一步的，所述含重金属离子废水中目标重金属离子总量的浓度不低于0.5g/L，放电过程中调整所述含重金属离子废水的pH值为1
‑
6、温度为25
‑
35℃。
[0010]进一步的，所述含重金属离子废水中目标重金属离子总量的浓度为0.5
‑
10g/L，放电过程中调整所述含重金属离子废水的pH值为2
‑
4、温度为25
‑
30℃。
[0011]进一步的，放电过程中还向所述含重金属离子废水中加入导电材料；所述导电材料为石墨、氧化石墨、导电聚苯胺、聚吡咯中的至少一种，所述导电材料的体积分数为1
‑
10％。
[0012]进一步的，所述含重金属离子废水在用于放电前，还进行下述的预处理：对待处理的含重金属离子废水进行初级过滤，除去大颗粒悬浮物，得到第一滤液；随后进行次级过滤，向第一滤液中添加吸附剂，吸附后固液分离，得到第二滤液；将所述第二滤液作为所述含重金属离子废水，作为放电的介质；所述大颗粒悬浮物为粒径大于0.5mm的颗粒。
[0013]进一步的，所述吸附剂为活性炭、聚丙烯酰胺、小麦胚粉、碳分子筛中的一种或几种。
[0014]进一步的，放电过程包括：将废旧锂离子电池的电池组或经拆解得到的电池单体装入带有搅拌装置的反应装置中，将第二滤液倒入该反应装置中，进行放电反应；固液分离过程包括：放电反应时间达到设定时间后，经二次过滤得到放电后的电池组或电池单体，重金属单质粉末及脱除重金属离子处理后的废水。
[0015]进一步的，固液分离后还进行浓度检测，具体包括：对脱除重金属离子处理后的废水中目标重金属离子的浓度进行检测，若目标重金属离子的浓度达到工业废水排放对重金属离子浓度的要求，则收集所述脱除重金属离子处理后的废水；若目标重金属离子的浓度没有达到工业废水排放对重金属离子浓度的要求，则转至放电步骤。
[0016]进一步的，所述废旧锂离子电池为废旧三元动力电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池、磷酸铁锂电池中的一种或几种；放电处理前所述电池组、电池单体的残留电压不低于1V。
[0017]进一步的，放电处理前所述电池组、电池单体的残留电压为3.8V～3.85V。
[0018]本专利技术的有益效果为：
[0019](1)本专利技术通过将废旧锂离子电池置于含重金属离子废水中，实现废旧锂离子电池残留电量的放电，提升了放电效率，缩短了放电时间，能够达到彻底放电(放电至0V)，相比于现有锂离子电池回收放电技术仅能放电至0.7V的放电效果，具有明显优势。本专利技术采用的含重金属离子废水还不会引入影响后续除杂净化和产品回收阶段的离子，更不会腐蚀电池组和电池单体，放电过程中不会使剧毒电解液(例如羧酸甲酯类)泄露，从而不会对人员及环境安全造成不利影响。本专利技术真正实现了废旧锂离子电池的高效、清洁放电，有利于工业扩大应用。
[0020](2)本专利技术在实现废旧锂离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法，其特征在于，包括：将废旧锂离子电池的电池组或经拆解得到的电池单体置于含重金属离子废水中进行放电；固液分离得到放电后的电池组或电池单体，及脱除重金属离子处理后的废水；所述含重金属离子废水含有至少一种目标重金属离子，所述目标重金属离子包括Cu
2+
、Ni
2+
、Zn
2+
、Co
2+
。2.根据权利要求1所述的废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法，其特征在于，所述含重金属离子废水中目标重金属离子总量的浓度不低于0.5g/L，放电过程中调整所述含重金属离子废水的pH值为1
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6、温度为25
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35℃。3.根据权利要求2所述的废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法，其特征在于，所述含重金属离子废水中目标重金属离子总量的浓度为0.5
‑
10g/L，放电过程中调整所述含重金属离子废水的pH值为2
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4、温度为25
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30℃。4.根据权利要求1所述的废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法，其特征在于，放电过程中还向所述含重金属离子废水中加入导电材料；所述导电材料为石墨、氧化石墨、导电聚苯胺、聚吡咯中的至少一种，所述导电材料的体积分数为1
‑
10％。5.根据权利要求1所述的废旧电池放电与废水中重金属离子脱除的联合处理方法，其特征在于，所述含重金属离子废水在用于放电前，还进行下述的预处理：对待处理的含重金属离子废水进行初级过滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：许开华，张坤，李琴香，杨健，蒋良兴，肖力，华文超，
申请(专利权)人：荆门市格林美新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：