CN109607918B - 一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺 - Google Patents

一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及废水处理技术领域，且公开了一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺，包含以下操作步骤：S1、将所述生产废水通过电渗析装置，利用电渗析装置进行络合剂溶液和盐的分离；S2、将所述络合剂溶液通过反渗透装置，分离得到纯水和高浓度络合剂溶液；S3、将所述盐和水进入双极膜电渗析装置。该动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺，通过电渗析装置将生产废水中高浓度NaCl或Na2SO4和络合剂溶液进行分离，同时对盐分进行浓缩，通过反渗透装置使得只含有络合剂的废水中的高浓度络合剂溶液和纯水能够进行分离，使纯水满足洗涤用水的要求，进行回用，从而实现水的循环利用。

Description

一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺
技术领域
本发明涉及电池生产技术领域，具体为一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺。
背景技术
动力电池是动力汽车的关键部件，而三元材料是动力电池正极的主要构成，其前驱体主要是镍钴锂的氢氧化物，其生产过程中，因为需要对产品进行洗涤，去除其中残留的Na-、SO42-或Cl-和络合剂，会产生一定量的生产废水。
目前，处理这些生产废水的方法主要是传统的生化处理工艺，对其中的络合剂进行降解处理，然后进行排放，或者利用纳滤、反渗透等膜处理工艺对废水进行浓缩，然而这两种方法都存在很大的问题，生化处理因为其中含有比较高的盐分，通常处理的效果都不是很好，往往需要进行稀释，降低其中的盐浓度，膜工艺则会产生高浓度的废水，这些废水的处理目前都没有很好的方法。
发明内容
本发明提供了一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺，具备水可以回收利用防止废水直排造成污染，前驱体生产原料可回收利用的优点，解决了传统的处理工艺处理后含有较大浓度的盐分而且需要进行稀释，而且会产生较大浓度的废水，废水处理较麻烦的问题。
本发明提供如下技术方案：一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺，包含以下操作步骤：
S1、将所述生产废水送入电渗析装置，脱除生产废水中的盐，所述的电渗析装置出水为络合剂溶液；
S2、将所述S1中得到的络合剂溶液送入反渗透装置，反渗透装置淡水出水即为纯水，浓水出水即为高浓度络合剂溶液；
S3、将所述S1中得到的盐送入双极膜电渗析处理装置处理，产生NaOH和酸以及低浓度盐水；
S4、将所述低浓度盐水送入电渗析装置作为盐分的接受液。
作为优选，所述步骤S2中产生高浓度络合剂溶液回收利用，作为动力电池三元材料前驱体的生产原料循环使用。
作为优选，所述步骤S2中产生的纯水通过渗透蒸发装置，分离得到超纯水。
作为优选，所述步骤S2中产生的纯水进入双极膜电渗析处理装置循环利用。
作为优选，所述步骤S3中产生的NaOH作为三元材料前驱体的生产原料循环利用。
作为优选，所述步骤S3中的酸用于作为镍钴锂盐的生产原料。
进一步的，所述渗透蒸发装置中产生的超纯水进入双极膜电渗析处理装置循环利用。
本发明具备以下有益效果：
1、该动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺，通过电渗析装置将生产废水中高浓度NaCl或Na2SO4和络合剂溶液进行分离，同时对盐分进行浓缩，通过反渗透装置使得只含有络合剂的废水中的高浓度络合剂溶液和纯水能够进行分离，使纯水满足洗涤用水的要求，进行回用，从而实现水的循环利用。一部分纯水进入渗透蒸发工艺使得纯水里残留的矿物质能够去除，用超纯水进入双极模工艺矿物质析出，提高双极膜的使用寿命。
2、该动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺，通过电渗析工艺产生的离子经过双极膜电渗析装置处理，将高浓度NaCl或Na2SO4进行处理，制备成NaOH和酸，将生产废水中的所有物质都进行了回收、再利用，实现了物料的绿色循环利用。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
图中：1、生产废水；2、低浓度盐水；3、络合剂溶液；4、盐；5、纯水；6、高浓度络合剂溶液；7、酸；8、NaOH；9、超纯水。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。
请参阅图1，一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺，包含以下操作步骤：
S1、将动力电池三元材料前驱体生产废水1送入电渗析装置A进行络合剂溶液3和盐4的分离，电渗析装置A选型不限，能够实现两者分离即可。在电渗析装置A中，在外加直流电场作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴、阳离子发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的，分离出的盐4即是高浓度NaCl或Na2SO4，通过电渗析装置A将生产废水1中高浓度NaCl或Na2SO4和络合剂溶液3进行分离，同时对盐分进行浓缩。
S2、将上一步中分离得到的络合剂溶液3送入反渗透装置B，反渗透装置B淡水出水即为纯水5，浓水出水即为高浓度络合剂溶液6。此处高浓度络合剂溶液6仅仅用于表明其浓度高于反渗透前的络合剂溶液3，具体的浓度值需要根据工艺及装置确定。反渗透工艺中，通过施加压力于与半透膜相接触的浓缩溶液所产生的和自然渗透现象相反的过程，如施加压力超过溶液的天然渗透压，则溶剂便会流过半透膜，在相反一侧形成稀溶液，而在加压的一侧形成更高的溶液，进而分离得到纯水5和高浓度络合剂溶液6，产生高浓度络合剂溶液6可以作为生产原料循环使用，产生的纯水5也可以送入双极膜电渗析装置中处理，通过反渗透装置处理使得只含有络合剂的废水中的高浓度络合剂溶液6和纯水5能够进行分离，使纯水5满足洗涤用水的要求，进行回用，从而实现水的循环利用。
本发明中，纯水5可以直接送入双极膜电渗析装置中回用，但优选进行处理后在送入双极膜电渗析装置中。本发明中可以将反渗透装置B中分离的纯水5的一部分送入渗透蒸发装置D中，通过渗透蒸发工艺进行处理，在液体混合物中组分蒸气分压差的推动下，利用组分通过致密膜溶解和扩散速度的不同实现分离的过程，分离得到超纯水9，超纯水9不含任何杂质，产生的超纯水9可以重新进入双极膜电渗析处理装置C进行回用，相对于直接采用纯水5的做法更能够保证双极膜寿命。另一部分纯水5进入蒸馏工艺使得纯水5里残留的矿物质能够去除，处理后也可以送入双极膜电渗析处理装置C进行回用，防止纯水5直接进入双极膜工艺矿物质析出导致双极膜的寿命降低。
S3、将S1中的盐4和纯水5(或者超纯水9)进入双极膜电渗析处理装置C，产生NaOH8和酸7以及低浓度盐水2。此处低浓度盐水仅仅用于说明其盐度较低，但具体的盐度需视装置的处理效果而定。双极膜可以把水分子分解成氢离子和氢氧根离子，通过阴阳离子膜把盐分成阳离子Na+和阴离子(Cl-或SO4 2-)，分别与氢离子和氢氧根结合，形成NaOH8和酸7盐酸或硫酸，产生的NaOH 8可以作为动力电池三元材料前驱体的生产原料，酸7可以用于镍钴锂盐的生产原料，通过电渗析工艺产生的离子进行双极膜工艺将高浓度NaCl或Na2SO4进行处理，制备成NaOH 8和酸7，将生产废水中的所有物质都进行了回收、再利用，实现了物料的绿色循环利用；
S4、将低浓度盐水2重新进入电渗析装置A中，在电渗析工艺中作为盐分的接受液。
下面将上述的动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺应用于具体的实施例中，以便更好地展示本发明的具体效果。
实施例：
某动力电池生产厂家根据本发明进行工艺改造之后，原先200t/d的生产废水全部实现了零排放，节约用碱5t/d，节约用酸10t/d，节约用络合剂0.5t/d。能耗方面，电渗析处理工序每处理一吨废水，耗电15kwh；反渗透处理工序，每生产一吨纯水耗电4kwh；双极膜电渗析处理工序，每生产一吨8％-10％NaOH溶液或一吨7％-8％盐酸，耗电300kWh和酸耗电300kwh。(碱均以NaOH计，酸以36％的盐酸计)。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种动力电池三元材料前驱体生产废水的绿色循环利用工艺，其特征在于，包含以下操作步骤：
S1、将所述生产废水（1）送入电渗析装置（A），脱除生产废水中的盐（4），所述的电渗析装置（A）出水为络合剂溶液（3）；在电渗析装置（A）中，在外加直流电场作用下，利用离子交换膜对溶液中离子的选择透过性，使溶液中阴、阳离子发生离子迁移，分别通过阴、阳离子交换膜而达到除盐或浓缩的目的，分离出的盐（4）即是高浓度NaCl或Na2SO4，通过电渗析装置（A）将生产废水（1）中高浓度NaCl或Na2SO4和络合剂溶液（3）进行分离，同时对盐分进行浓缩；
S2、将所述S1中得到的络合剂溶液（3）送入反渗透装置（B），反渗透装置（B）淡水出水即为纯水（5），浓水出水即为高浓度络合剂溶液（6）；
S3、将所述S1中得到的盐（4）送入双极膜电渗析处理装置（C）处理，产生NaOH（8）和酸（7）以及低浓度盐水（2）；
S4、将所述低浓度盐水（2）送入电渗析装置（A）作为盐分的接受液；
所述步骤S2中产生高浓度络合剂溶液（6）回收利用，作为动力电池三元材料前驱体的生产原料循环使用；
所述步骤S2中产生的纯水（5）通过渗透蒸发装置（D），分离得到超纯水（9）；
所述步骤S3中产生的NaOH（8）作为三元材料前驱体的生产原料循环利用；
所述步骤S3中的酸（7）用于作为镍钴锂盐的生产原料；
所述渗透蒸发装置（D）中产生的超纯水（9）进入双极膜电渗析处理装置（C）循环利用。
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