一种LiFSI废水的处理方法技术

本申请涉及一种LiFSI废水的处理方法。一种LiFSI废水的处理方法，包括下列步骤：吸附：用树脂吸附LiFSI废水，得到吸附LiFSI的树脂；解析：用碱液冲洗所述吸附LiFSI的树脂，得到LiFSI解析液；浓缩：加热浓缩所述LiFSI解析液，得到含锂浓缩液；中和：向所述含锂浓缩液中加酸中和，得到中和液；沉锂：向所述中和液中加入碳酸盐和/或二氧化碳反应，得到碳酸盐沉淀。本申请解决了现有废水处理工艺中FSI

【技术实现步骤摘要】
一种LiFSI废水的处理方法


[0001]本申请涉及废水处理领域，具体涉及一种LiFSI废水的处理方法。

技术介绍

[0002]锂作为重要的金属元素，是极具前景的新型能源和战略资源，广泛用于电子、冶金、医药、玻璃、陶瓷、电池、新能源等行业。近年来随着新能源行业的迅猛发展，带动锂需要量急剧增长。
[0003]LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)作为一种新型的锂电池电解液，具有稳定性高、低温性能优异、水解稳定性好等优点，正逐步替代 LiPF6(六氟磷酸锂)，随着LiFSI生产工艺日趋成熟，成本不断降低，近年来新建、改建和扩建生产LiFSI厂家不多增多，产量也快速增加，此外废旧锂电池回收拆解量也在增大。无论在生产过程中(产生的LiFSI滤渣清洗、清洗生产设备、清洗包装桶) 等产生大量的含LiFSI废水(LiFSI含量在1000～20000ppm)还是废旧锂电池回收拆解产生的含LiFSI废水，若不对LiFSI进行提取回收，现有污水处理工艺无法将LiFSI中的FSI
‑
分解，导致FSI
‑ꢀ
残留在水中，而FSI
‑
(双氟磺酰亚胺酸离子)残留在水中严重影响水质的LAS(阴离子表面活性剂，国家一级水质要求低于 0.5ppm)，同时浪费了大量的锂资源。
[0004]为此，提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种LiFSI废水的处理方法，解决了现有废水处理工艺中FSI
‑
无法分解大量存在的问题，同时充分回收率锂资源，更加环保且经济效益高。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案。
[0007]一种LiFSI废水的处理方法，包括下列步骤：
[0008]吸附：用树脂吸附LiFSI废水，得到吸附LiFSI的树脂；
[0009]解析：用碱液冲洗所述吸附LiFSI的树脂，得到LiFSI解析液；
[0010]浓缩：加热浓缩所述LiFSI解析液，得到含锂浓缩液；
[0011]中和：向所述含锂浓缩液中加酸中和，得到中和液；
[0012]沉锂：向所述中和液中加入碳酸盐和/或二氧化碳反应，得到碳酸盐沉淀。
[0013]本专利技术的以上方法先通过吸附、解析的方法将废水中的 LiFSI富集起来，然后加热使其中的碱液与LiFSI反应，从而将 FSI
‑
分解为FSO3‑
、SO
42
‑
和F
‑
，这样从根本上解决了废水中FSI
‑
含量高的问题；最后中和后加入碳酸盐、二氧化碳等沉锂剂，以便将其中的锂离子转化为碳酸锂沉淀，从而将废水中锂回收起来。
[0014]由此可见，本专利技术的处理方法不仅从根本上去除了FSI
‑
，而且还回收了金属锂，提高了废水处理的经济效益。
[0015]经试验检测，利用本专利技术的处理方法FSI
‑
分解率至少达到 99.6％，锂回收率至少达到93％。
[0016]以上处理方法中五个主要步骤中的操作条件及原料类型还可以进一步优化，以提高分解率、提高锂回收率、缩短反应时间或降低成本等，例如下文所列举。
[0017]在一些实施例中，所述碱液为无机强碱溶液，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铝水溶液中的至少一种或多种组合。
[0018]无机强碱一方面不会引入外源杂质或者引入不易去除的杂质，另一方面又具有强碱性，可以快速解析、快速分解FSI
‑
。
[0019]在一些实施例中，所述碱液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液中的至少一种。由于不同盐离子的离子强度不同，对分解反应和沉锂反应的化学平衡影响有差异，类似氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液更利于分解反应和沉锂反应快速、充分进行，因此，优选氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液，并且以氢氧化钾为更佳。
[0020]在一些实施例中，所述碱液的浓度为3％～10％。考虑到反应速率和成本等综合因素，优选3％～10％的碱液浓度，例如3％、4％、 5％、6％、7％、8％、9％、10％等，更优选的范围包括5％～8％等。
[0021]在一些实施例中，所述加热浓缩的温度为80～100℃，优选 95
‑
100℃。当加热至80～100℃时，FSI
‑
分解速率基本达到最高，同时也不会产生其他副产物，其中更优选的温度范围为95
‑
100℃。
[0022]在一些实施例中，所述加热浓缩的设备为双效蒸发器、三效蒸发器、降膜蒸发器、薄膜蒸发器、蒸馏塔中的一种或几种设备串联或并联使用。
[0023]这些蒸发器都具有蒸发效率高、换热速率快等优点，用于本专利技术的加热浓缩过程可以同时提高反应速率和降低能耗。
[0024]在一些实施例中，所述树脂为中性树脂或弱碱性树脂，优选 PD201树脂。
[0025]中性树脂或弱碱性树脂对LiFSI废水中的LiFSI具有较高的吸附系数，其中优选PD201树脂。
[0026]在一些实施例中，所述吸附之后使LiFSI废水中的LiFSI含量达到0.2ppm以下。
[0027]当吸附至LiFSI含量达到0.2ppm以下时，一方面树脂出水中的FSI
‑
已满足国标要求，另一方面可以保证LiFSI几乎完全被富集。
[0028]在一些实施例中，所述中和的终点pH值达到6.5～7.0。
[0029]当中和至pH＝6.5～7.0时，在加入沉锂剂后即可快速形成碳酸锂沉淀。在实际处理工艺中，终点pH值并不能完全控制为恒定的特定值，通常允许有一点的波动范围，例如6.5～6.8、6.8～7.0等，甚至对于大量废水的处理可以允许终点pH值在6.5～7.0较宽的范围内波动。
[0030]在一些实施例中，所述中和加入的酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、草酸、醋酸、次氯酸、甲酸中的一种或多种组合。
[0031]与碱液类似，中和时加入的酸类型要同时兼顾无杂质或少杂质引入以及反应速率快等多种因素，硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、草酸、醋酸、次氯酸、甲酸均可以满足以上要求，其中以硫酸为较佳。另外，在处理过程中，这些酸可以以溶液形式加入或者通入酸性气体形式加入。
[0032]在一些实施例中，所述碳酸盐为碳酸钠和碳酸钾中的至少一种。
[0033]这两种盐均可以与锂离子反应快速生成碳酸锂沉淀。碳酸盐的加入量通常依据溶
液中锂含量而定，适当加入过量。
[0034]在一些实施例中，在所述沉锂步骤中，在反应后还经过过滤，所述过滤设备优选板框过滤器、袋式过滤器、烛式过滤器、刮刀离心机、卧式离心机、拉带离心机、虹吸离心机、推料离心机中的一种或几种组合。
[0035]过滤滤出沉淀，出水可以作为工业用水或者其他污水处理。过滤所用的板框过滤器、袋式过滤器、烛式过滤器、刮刀离心机、卧式离心机、拉带离心机、虹吸离心机、推料离心机这些过滤设备均可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LiFSI废水的处理方法，其特征在于，包括下列步骤：吸附：用树脂吸附LiFSI废水，得到吸附LiFSI的树脂；解析：用碱液冲洗所述吸附LiFSI的树脂，得到LiFSI解析液；浓缩：加热浓缩所述LiFSI解析液，得到含锂浓缩液；中和：向所述含锂浓缩液中加酸中和，得到中和液；沉锂：向所述中和液中加入碳酸盐和/或二氧化碳反应，得到碳酸盐沉淀。2.根据权利要求1所述的LiFSI废水的处理方法，其特征在于，所述碱液为无机强碱溶液，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铝水溶液中的至少一种或多种组合。3.根据权利要求2所述的LiFSI废水的处理方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的LiFSI废水的处理方法，其特征在于，所述碱液的浓度为3％～10％。5.根据权利要求1所述的LiFSI废水的处理方法，其特征在于，所述加热浓缩的温度为80～100℃，优选95
‑
100℃。6.根据权利要求1或5所述的LiFSI废水的处理方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘善棋，潘伟楷，林锦锋，程思聪，龚文林，陈振斌，
申请(专利权)人：时代思康新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：