一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法技术

本发明专利技术涉及了一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法。所述方法将磷酸铁锂废水澄清后送入流动电极电容去离子装置，脱除废水中的P与Li，再送入铁回收系统进行Fe的脱除，将脱除了P/Li/Fe的废水进行pH调整与曝气，再次澄清后输送至多效蒸发系统，脱除各种盐分得到净水进行资源化再利用，实现废水零排放，在处理过程中通过磷、锂、铁回收系统对资源进行有效回收。本发明专利技术工艺流程简单且操作便捷，系统整体运行与维护成本低，资源回收率高，实现了循环经济，减少了资源的浪费及开采活动中造成的环境破坏，具有较高的应用与推广价值。具有较高的应用与推广价值。具有较高的应用与推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法


[0001]本专利技术涉及磷酸铁锂废水处理
，更具体地，涉及一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法。

技术介绍

[0002]随着全球电池工业的快速发展，锂电池得到广泛应用，如动力电池、智能化设备、储电系统等等。锂电池的正极材料主要有钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂等，其中磷酸铁锂作为正极材料的电池有着良好的热稳定性与安全性，且其生产成本低，循环使用寿命长，具有更高的应用价值，因此在动力电池应用方面其销量与增速远超其他材料。
[0003]磷酸铁锂正极材料在生产过程中由于洗涤、冷却、废气处理等工序会产生大量的废水，其中含有磷酸盐等污染物，进入水体中将严重危害水体的生态环境，锂离子等需回收利用资源，因此必须进行妥善处理。目前传统的处理方法主要有絮凝沉淀、芬顿氧化、膜过滤等，这些方法在应用过程中都能够实现废水的有效处理，但也都存在着不同的问题：絮凝沉淀会产生大量的污泥；芬顿氧化需要消耗大量化学试剂；膜过滤技术处理速度慢且运行维护成本过高。同时，这些方法在处理过程中未实现对磷、锂资源的回收，造成了资源的浪费。随着环保要求的不断提高，为了满足相应的废水排放标准，同时实现废水中的资源回收，需要对磷酸铁锂废水处理系统进行发展和完善。
[0004]针对磷酸铁锂废水处理系统的研究成果包括：(1)专利CN104628206B公开了一种磷酸铁锂生产废水的资源化处理工艺，该专利技术提出通过向废水中添加菱镁矿与氢氧化镁乳液调节废水pH为8
‑
9得到鸟粪石，再通过蒸氨回收剩余的氨氮，蒸发结晶回收硫酸钠，该专利技术可以实现磷酸铁锂废水零排放及各组分的资源化，但处理过程中需要投加大量化学试剂，且处理过程较为复杂繁琐，整体运行成本较高；(2)专利CN110590034A公开了一种锂电池正极材料铁锂废水工艺处理方法，该专利技术提出通过向废水混合液中投加H2O2去除COD，再利用沉淀工艺处理废水中的金属离子，脱除沉淀后的处理液通入TUF管式微滤系统，再经二级提浓RO装置处理，产出的淡水经终端RO装置净化后供车间生产使用进入，浓缩液则进入MVR机械蒸发产出硫酸铵和磷酸二氢铵，该专利技术可以实现磷酸铁锂废水零排放并产出工业硫酸铵和磷酸二氢铵，产品附加值高，但处理过程较为复杂繁琐，会产生大量污泥沉淀，且布置建设多种微滤系统易产生堵塞结垢等问题，系统初始投资与运行维护成本都较高。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其目的在于，废水污染物处理过程中减少污泥的产生，降低系统运行与维护成本，同时对废水中资源进行回收，实现循环经济，减少资源的浪费及开采活动中造成的环境破坏。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出了一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，包括以下步骤：
[0007](1)磷酸铁锂废水首先进入一级澄清系统，将废水内的固体进行沉降，取系统内澄
清处理后的上层清液输送至流动电极电容去离子装置；
[0008](2)上述步骤(1)所述上层清液进入流动电极电容去离子装置，在外加的电位偏压下，两个电极之间形成的静电场，迫使废水中的阴离子朝正电极方向移动，阳离子朝负电极方向移动；其中正电极处流动电极为负载铁氧化物的活性炭与碳纳米管的混合悬浮液，表面覆盖有阴离子交换膜，负电极处流动电极为活性炭与碳纳米管的悬浮液，表面覆盖有单价选择性阳离子交换膜；阴阳离子穿过离子交换膜后被流动电极吸附并带出电场，脱除液体中的P与Li，经流动电极电容去离子装置处理后的贫P/Li清液输送至铁回收系统；
[0009](3)上述步骤(2)所述贫P/Li清液进入铁回收系统，系统内通过阳离子交换树脂脱除贫P/Li清液中的Fe离子，经铁回收系统处理后的贫P/Li/Fe清液输送至pH调整曝气池；
[0010](4)上述步骤(3)所述贫P/Li/Fe清液进入pH调整曝气池，通过添加碱液(如KOH、NaOH等)调整pH至中性，并进行曝气处理，进一步脱除残留的P/Li/Fe，经pH调整曝气处理后的液体输送至二级澄清系统，对生成的固体进行沉降，取系统内澄清处理后的二级上层清液输送至多效蒸发系统；
[0011](5)上述步骤(4)所述二级上层清液进入多效蒸发系统，通过蒸发结晶，脱除二级上层清液中的各种盐分，经多效蒸发系统处理后的净水可进行资源化再利用，实现废水零排放。
[0012]按上述方案，步骤(1)中一级澄清系统沉降分离出磷酸铁锂废水中的固体污泥，在一级澄清系统底部出口进行收集，污泥中含有氮磷等物质可作为化肥原料再次利用。
[0013]按上述方案，步骤(2)中外加电压为0.8
‑
2.4V。
[0014]按上述方案，步骤(2)中正/负电极处流动电极固体含量为5％
‑
30％。
[0015]按上述方案，步骤(2)中正电极处流动电极为负载铁氧化物的活性炭与碳纳米管的混合悬浮液，铁氧化物与碳的质量比为1:20
‑
1:5，活性炭与碳纳米管的质量比为500:1
‑
100:1。
[0016]按上述方案，步骤(2)中负电极处流动电极为活性炭与碳纳米管的悬浮液，活性炭与碳纳米管的质量比为500:1
‑
100:1。
[0017]按上述方案，步骤(2)中正/负电极处流动电极流动速度为10
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20ml/min。
[0018]按上述方案，步骤(2)中正/负电极处的流动电极从进入流动电极电容去离子装置的上层清液中吸附带电的阴/阳离子后流出，分别进入正/负极处理池进行固液分离，分离出的电解液输送至pH调整曝气池进行处理，正电极处流动电极滤出固体送入磷回收系统，负电极处流动电极滤出固体送入锂回收系统。
[0019]按上述方案，向磷回收系统中加入碱液(如KOH、NaOH等)，将被活性物质吸附的磷从活性物质中解吸，获得富磷液体，活性物质被输送回正极处的流动电极进行循环使用。
[0020]按上述方案，向锂回收系统中加入碱液(如KOH、NaOH等)，同时对活性物质进行反向放电处理，反向电压为0.4
‑
0.8V，将吸附的单价锂离子从活性物质中解吸，获得富锂液体，活性物质被输送回负极处的流动电极进行循环使用。
[0021]按上述方案，铁回收系统中的阳离子交换树脂将贫P/Li清液中的铁离子吸附，得到贫P/Li/Fe清液，通过将吸附的铁离子洗脱，阳离子交换树脂可再投入铁回收系统进行循环使用。
[0022]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的
技术优点：
[0023](1)本专利技术提供了一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，可在废水处理过程中实现磷、锂、铁等资源的回收利用。
[0024](2)本专利技术在磷酸铁锂废水处理过程中除pH调整外无需投加大量化学试剂，降低了系统运行成本。
[0025](3)本专利技术在磷酸铁锂废水处理过程中除废水本身含有的污泥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)磷酸铁锂废水首先进入一级澄清系统，将废水内的固体进行沉降，取系统内澄清处理后的上层清液输送至流动电极电容去离子装置；(2)上述步骤(1)所述上层清液进入流动电极电容去离子装置，在外加的电位偏压下，两个电极之间形成的静电场，迫使废水中的阴离子朝正电极方向移动，阳离子朝负电极方向移动；其中正电极处流动电极为负载铁氧化物的活性炭与碳纳米管的混合悬浮液，表面覆盖有阴离子交换膜，负电极处流动电极为活性炭与碳纳米管的悬浮液，表面覆盖有单价选择性阳离子交换膜；阴阳离子穿过离子交换膜后被流动电极吸附并带出电场，脱除液体中的P与Li，经流动电极电容去离子装置处理后的贫P/Li清液输送至铁回收系统；(3)上述步骤(2)所述贫P/Li清液进入铁回收系统，系统内通过阳离子交换树脂脱除贫P/Li清液中的Fe离子，经铁回收系统处理后的贫P/Li/Fe清液输送至pH调整曝气池；(4)上述步骤(3)所述贫P/Li/Fe清液进入pH调整曝气池，通过添加碱液调整pH至中性，并进行曝气处理，进一步脱除残留的P/Li/Fe，经pH调整曝气处理后的液体输送至二级澄清系统，对生成的固体进行沉降，取系统内澄清处理后的二级上层清液输送至多效蒸发系统；(5)上述步骤(4)所述二级上层清液进入多效蒸发系统，通过蒸发结晶，脱除二级上层清液中的各种盐分，经多效蒸发系统处理后的净水可进行资源化再利用，实现废水零排放。2.如权要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(4)中向pH调整曝气池中添加的碱液为KOH、NaOH溶液。3.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(1)中一级澄清系统沉降分离出磷酸铁锂废水中的固体污泥，在一级澄清系统底部出口进行收集，污泥中含有氮、磷，能够作为化肥原料再次利用。4.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(2)中外加电压为0.8
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2.4V。5.如权利要求1所述的磷酸铁锂废水处理及资源回收的方法，其特征在于：步骤(2)中正/负电极处流动电极固体含量为5％
‑
30％。6.如权利要求1所述的磷酸铁锂废...

【专利技术属性】
技术研发人员：代超，叶翔，廖蔚峰，齐洪广，邓良德，戴荣富，夏云龙，彭军，赵凯，周丽岗，
申请(专利权)人：深圳市捷晶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：