1、预处理工艺是锂电池废水处理的关键。
1)混凝沉淀法:混凝沉淀法是污水处理中的一种常用方法,在锂电池废水处理中得到大量应用。
(1)在废水中投加化学药剂,调整废水pH,可使锂电池废水中的重金属离子生成氢氧化物沉淀,并通过混凝剂和助凝剂的电性中和、吸附架桥、沉淀物的卷扫作用,将胶体脱稳,并使细小沉淀物、悬浮物等聚集成较大颗粒,得以快速沉淀下来与水分离。
(2)混凝沉淀法可有效去除锂电池废水中的重金属离子、磷酸盐,且对废水中的无机悬浮物和有机污染物有一定的去除效果。
(3)陆杨的研究表明,锂电池废水经混凝沉淀处理后,钴、镍、锰离子去除率在96%以上,COD去除率在20%以上。
(4)由于锂电池正极清洗废水中含有一定的正极材料,具有较高的回收价值,因此也有研究者将正极、负极清洗废水分别收集,并各自或先后进行预处理。
(5)正极清洗废水经混凝沉淀后,沉淀物可收集起来交由专业厂家进行正极材料回收或金属提炼。
2)Fe/C微电解-Fenton法:Fe/C微电解法主要是利用废旧铁屑和活性炭组成大量具有高电位差的微小原电池,产生具有较高化学活性的物质Fe2+和新生态[H]将废水中复杂结构有机污染物氧化分解。
(1)Fe/C微电解去除废水中污染物的过程中主要包括氧化还原作用、电化学富集作用、物理吸附作用、絮凝沉淀作用、气浮作用及电子传递作用等。
(2)Fe/C微电解法具有以废治废、操作简单、处理效果较好等特点。
3)Fenton氧化法的原理:是Fe2+在酸性条件下和H2O2反应生成羟基自由基,具有强氧化能力,可与难降解有机物反应使之降解。Fenton氧化法具有反应速率快、氧化能力强、应用范围广等优点。
(1)郭富成通过实验得出在铁碳质量比为3:1,pH值为3,铁屑投加量为150g/L,反应时间为60min时,Fe/C微电解处理锂电池阴极生产废水效果最佳,COD去除率达到47%,cr废水可生化性质指标B/C由0.11上升至0.23;cr采用Fenton氧化继续进行处理,在pH=3、H2O2浓度为1ml/L、反应时间为60min时,可取得最佳的处理效果,COD去除率约50%,B/C比由0.23上升至0.45。
4)电絮凝法:电絮凝法是在直流电源或者脉冲电源的作用下,阳极(电极材料为金属)溶解生成金属阳离子,再经过一系列的水解、聚合及氧化等多种作用,生成对应的羟基络合物和氢氧化物等,可作为混凝剂通过混凝沉淀作用将废水中的有机污染物和悬浮物去除;同时,阴极产生的氢气形成微小气泡也可吸附在絮体表面,使絮体上升至液面形成泡沫和浮渣,经刮板刮除,最终实现污染物与水的分离,达到去除污染物的目的。
(1)电絮凝法无需投加药剂,对水质水量的冲击适应性强,且设备体积小,操作简单,便于运行维护,广泛应用于各种废水的处理。
(2)田锐的研究指出,使用电絮凝法处理锂电池生产废水的最佳工艺条件为:初始pH为7、电流密度14mA/cm、电絮凝时间50min、极板间距2cm;在此条件下CODcr2的去除率可达72.6%,SS的去除率可达到80.1%。
5)活性炭吸附法:吸附是指溶液中的物质由一相向某种适宜的另一相的界面上积累(富集)的过程。
(1)活性炭具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构,且其表面有一定的极性,因此在废水处理中常使用活性炭的吸附作用来去除废水中的污染物质。
(2)张志辉等通过实验研究得出,使用活性炭吸附处理锂电池废水的最佳条件为:原水pH为3~5,活性炭投加量为10 g/L,吸附时间60 min;此时COD去除率为69.5%,处理后废水可生化性为0.25。
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