CN105964264A - 一种用废旧锂离子电池制备有机染料废水净化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用废旧锂离子电池制备有机染料废水净化剂的方法，包括以下步骤：首先将废旧锂离子电池正极铝钴膜与乙醇以1：10～1：20g/mL的固液比混合，加入到高温高压反应釜中密闭加热,将反应釜内部压力调节为2‑5MPa，温度调节为100‑200℃时，反应20‑60分钟；反应结束后，停止加热，将温度降至室温后打开反应釜，过滤产物；将过滤得到的固相上的粉末刮下，即活化的有机染料废水净化的催化剂。本发明结合废旧锂离子电池正极铝钴膜组成的特征，采用亚临界乙醇活化技术，在实现铝钴膜中LiCoO2与其他物质高效分离的同时，将LiCoO2活化制备得到一种高附加值的适用于有机染料废水净化处理的高效催化剂。

Description

一种用废旧锂离子电池制备有机染料废水净化剂的方法
技术领域
本发明属于环境工程领域，尤其涉及一种用废旧锂离子电池制备有机染料废水净化剂的方法。
背景技术
锂离子电池应用广泛，如：手机、笔记本电脑、摄像机等电子设备、交通工具、航空航天、军事、微型机电系统等。锂离子电池寿命一般为3年左右，如果对这些数以吨计的失效锂离子电池处理不当，不仅会造成严重的资源浪费，还会造成严重的生态环境破坏。锂离子电池要考虑回收的主要有锂、钴、铝及铜等。铜集中在锂电池负极上。金属钴、铝和锂全部集中在锂电池正极材料铝钴膜上。铝钴膜的主要成分是LiCoO2活性物质、导电乙炔黑、铝箔集流体和PVDF(聚偏氟乙烯)粘结剂。钴和锂以活性物质LiCoO2的形式存在，而铝则是以正极集流体铝箔的形式存在。所以，对锂离子电池的回收和处理工艺研究主要集中于对铝钴膜的处理。目前，对于铝钴膜的处理，先采用机械剥离方式分解废旧锂离子电池，分离钢质外壳并取出含有钴、铝、锂金属的正极材料铝钴膜，然后进行湿法处理或者火法煅烧处理。湿法处理技术主要包括酸浸出和分离过程，使铝钴膜中的钴及其它金属进入溶液，实现金属与乙炔黑的分离，净化浸出液后提取金属并制备化工产品。湿法处理存在着工艺较复杂，浸出液成分复杂，分离步骤多，资源回收率低和二次污染等问题。火法包括焚烧和热处理，其工艺相对简单，但是能耗较高，且会产生各种大气污染物。目前对于废旧锂离子电池正极铝钴膜的回收，大多以回收金属铝、钴和锂元素为目标，产品附加值不高。
发明内容
针对上述现状，提供了一种用废旧锂离子电池制备有机染料废水净化剂的方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种用废旧锂离子电池制备有机染料废水净化剂的方法，包括以下步骤：
步骤一)首先将废旧锂离子电池正极铝钴膜与乙醇以1：10～1：20g/mL的固液比混合，加入到高温高压反应釜中密闭加热,将反应釜内部压力调节为2-5MPa，温度调节为100-200℃时，反应20-60分钟；
步骤二)反应结束后，停止加热，将温度降至室温后打开反应釜，过滤产物；将过滤得到的固相上的粉末刮下，即活化的有机染料废水净化的催化剂；过滤得到的液相进行旋转蒸发回收乙醇，并将回收得到的乙醇用于步骤一)中。
进一步的改进，所述步骤一)中将废旧锂离子电池正极铝钴膜与乙醇以1:15g/mL的固液比混合，反应压力为3.5MPa，反应温度为150℃，反应时间为40分钟。
本发明的有益效果是：
本发明结合废旧锂离子电池正极铝钴膜组成的特征，采用亚临界乙醇活化技术，在实现铝钴膜中LiCoO2与其他物质(乙炔黑、铝箔集流体和聚偏氟乙烯粘结剂)高效分离的同时，将LiCoO2活化制备得到一种高附加值的适用于有机染料废水净化处理的高效催化剂。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
如图1所示，首先将废旧锂离子电池正极铝钴膜与乙醇以一定的固液比(1:10g/mL)混合，加入到高温高压反应釜中密闭加热。将反应釜内部压力调节在2MPa，温度调节在100℃时，反应20分钟后停止加热，将温度降至室温后打开反应釜，将产物过滤。过滤得到的乙醇相进行旋转蒸发回收乙醇将之回用于亚临界乙醇活化单元。将过滤得到的固相(铝钴膜)上的粉末从铝箔上轻轻刮下，即得到活化的有机染料废水净化的催化剂。采用经典的亚甲基蓝分解实验用于测试制备的催化剂对有机染料的催化分解效率。具体实验如下：亚甲基蓝的初始浓度为3mg/L，催化反应溶液由制备的催化剂和过氧化氢溶液构成，通过分析溶液中不同反应时段的亚甲基蓝浓度来得到亚甲基蓝催化分解的速率。实验结果表明：在上述条件下制备得到的催化剂，对亚甲基蓝的催化分解速率常数达217×10-4min-1。
实施例2：
如图1所示，首先将废旧锂离子电池正极铝钴膜与乙醇以一定的固液比(1:15g/mL)混合，加入到高温高压反应釜中密闭加热。将反应釜内部压力调节在3.5MPa，温度调节在150℃时，反应40分钟后停止加热，将温度降至室温后打开反应釜，将产物过滤。过滤得到的乙醇相进行旋转蒸发回收乙醇将之回用于亚临界乙醇活化单元。将过滤得到的固相(铝钴膜)上的粉末从铝箔上轻轻刮下，即得到活化的有机染料废水净化的催化剂。采用经典的亚甲基蓝分解实验用于测试制备的催化剂对有机染料的催化分解效率。具体实验如下：亚甲基蓝的初始浓度为3mg/L，催化反应溶液由制备的催化剂和过氧化氢溶液构成，通过分析溶液中不同反应时段的亚甲基蓝浓度来得到亚甲基蓝催化分解的速率。实验结果表明：在上述条件下制备得到的催化剂，对亚甲基蓝的催化分解速率常数达285×10-4min-1。
实施例3：
如图1所示，首先将废旧锂离子电池正极铝钴膜与乙醇以一定的固液比(1:20g/mL)混合，加入到高温高压反应釜中密闭加热。将反应釜内部压力调节在5MPa，温度调节在200℃时，反应60分钟后停止加热，将温度降至室温后打开反应釜，将产物过滤。过滤得到的乙醇相进行旋转蒸发回收乙醇将之回用于亚临界乙醇活化单元。将过滤得到的固相(铝钴膜)上的粉末从铝箔上轻轻刮下，即得到活化的有机染料废水净化的催化剂。采用经典的亚甲基蓝分解实验用于测试制备的催化剂对有机染料的催化分解效率。具体实验如下：亚甲基蓝的初始浓度为3mg/L，催化反应溶液由制备的催化剂和过氧化氢溶液构成，通过分析溶液中不同反应时段的亚甲基蓝浓度来得到亚甲基蓝催化分解的速率。实验结果表明：在上述条件下制备得到的催化剂，对亚甲基蓝的催化分解速率常数达283×10-4min-1。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种用废旧锂离子电池制备有机染料废水净化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一)首先将废旧锂离子电池正极铝钴膜与乙醇以1：10～1：20g/mL的固液比混合，加入到高温高压反应釜中密闭加热,将反应釜内部压力调节为2-5MPa，温度调节为100-200℃时，反应20-60分钟；
步骤二)反应结束后，停止加热，将温度降至室温后打开反应釜，过滤产物；将过滤得到的固相上的粉末刮下，即活化的有机染料废水净化的催化剂；过滤得到的液相进行旋转蒸发回收乙醇，并将回收得到的乙醇用于步骤一)中。
2.如权利要求1所述的一种用废旧锂离子电池制备有机染料废水净化剂的方法，其特征在于，所述步骤一)中将废旧锂离子电池正极铝钴膜与乙醇以1:15g/mL的固液比混合，反应压力为3.5MPa，反应温度为150℃，反应时间为40分钟。
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