CN111115903A - 一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法 - Google Patents

一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，包括：将经过PH值检测的四钴废水注入管道混合器向四钴废水中注入相对应的盐酸溶液或氨水，调节PH值达到中性，满足离子交换树脂的进水条件；本发明，利用两次调节进水PH值，满足工艺要求；两级离子交换实现钴离子和氢离子的替换处理；酸洗再生实现树脂模块循环使用，降低投资成本，同时酸洗成功得到钴富集液，可集中回收再利用，并且避免重金属环境污染，解决了废水脱钴的难题。

Description

一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体为一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法。
背景技术
目前国家对环保的要求一直呈现高压态势，对工业废水的排放有着越来越严格的要求和标准，对于锂电池原料生产厂商，在制造电池前驱体材料的过程中会产生大量高盐、富含重金属的废水，如若不进行合理的处理就进行直排，会对生态环境造成严重污染，故需要对污水进行无害化处理后再合规排放。
由于电池级四氧化三钴作为锂离子二次电池正极材料钴酸锂的主要原料，而在四氧化三钴的制备过程中，会产生富含钴离子的高盐废水，在世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，钴和钴化合物在2B类致癌物清单中，故在四钴废水的处理中，钴离子必须得到合理的处理及收集；在传统处理工艺中，四钴废水中的钴离子无法得到良好的脱除，因此如何去除钴离子成为一个问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
为解决上述问题，本发明提出了一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，公开了两级离子交换树脂罐增加中间缓冲罐解决了因经过一级离子交换树脂罐处理后的四钴废水PH值降低(一般会小于6)，不适宜直接进入二级离子交换树脂罐问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，包括步骤如下：
步骤一：将经过PH值检测的四钴废水注入管道混合器；
步骤二：向管道混合器内加入盐酸溶液或氨水，调节四钴废水PH值至中性；
步骤三：上述中性溶液进入一级离子交换树脂罐；
步骤四：上述一级溶液进入中间缓冲罐，加入氨水，调节PH值至中性；
步骤五：上述缓冲罐溶液进入二级离子交换树脂罐，产生无钴废水；
优选的，所述的步骤三和步骤五中的一级、二级离子交换树脂罐内离子交换如下：RH2+Co2+＝RCO+2H+，式中R代表离子交换树脂，在离子交换过程中，树脂原本吸附的氢离子更易被树脂吸附的钴离子所替代，随着吸附过程的不断进行，离子交换树脂罐内的溶液酸度会逐渐增加，PH值降低；
优选的，所述的步骤五中无钴废水通过检测，检测方法为：二级离子交换树脂罐出水口取样，若二级离子交换树脂达到饱和，则钴离子含量超标，则需要停机，对树脂进行酸洗再生；
优选的，所述的步骤三中的一级离子交换树脂罐和步骤五中的二级离子交换树脂罐至少各为两个，至少为一开一备；
优选的，所述的步骤四中间缓冲罐内设置搅拌装置和在线PH计；
优选的，所述的树脂进行酸洗再生，优选使用盐酸，酸洗后得到钴富集液。
优选的，所述的钴富集液可集中回收再利用；
优选的，所述的二级离子交换树脂罐出水口取样，取样顺序：离子交换处理10-20小时间，每0.5小时取样检测一次，任何一次两级离子树脂交换达到饱和，钴离子含量增加，停止现用一、二级离子交换树脂罐，进行树脂酸洗再生，启用备用一、二级离子交换树脂罐。
通过该技术手段本发明取得的有益效果为：
该一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，利用两次调节进水PH值，满足工艺要求；两级离子交换实现钴离子和氢离子的替换处理；酸洗再生实现树脂模块循环使用，降低投资成本，同时酸洗成功得到钴富集液，可集中回收再利用，并且避免重金属环境污染，解决了废水脱钴的难题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，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。
实施例：
本一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，结合图1所述，包括如下步骤：
步骤一：将制造电池前驱体材料的过程中产生的废水,钴离子含量100mg/L，经过PH值检测的四钴废水注入管道混合器,管道混合器是使流体在管道内流过时,通过某一构件或混合元件的作用而达到均匀混合的目的,是一种无任何机械运动部件的混合器。工业上常采用的管道混合器有静态挡板式、孔板式、三通式混合器等几种型式；
步骤二：向管道混合器内加入30％氨水，调节四钴废水PH值至中性；
步骤三：上述中性溶液进入一级离子交换树脂罐,在离子交换过程中，树脂原本吸附的氢离子更易被树脂吸附的钴离子所替代，随着吸附过程的不断进行，离子交换树脂罐内的溶液酸度会逐渐增加，PH值降低,一般会小于6,不适宜直接进入二级离子交换树脂中；
步骤四：上述一级溶液进入中间缓冲罐，加入氨水，调节PH值至中性；
步骤五：上述缓冲罐溶液进入二级离子交换树脂罐,进行进一步的钴离子和氢离子在树脂上的替换，产生无钴废水,中国国家标准GB25467中规定钴含量低于1mg/L；
优选的，所述的步骤三和步骤五中的一级、二级离子交换树脂罐内离子交换如下：RH2+Co2+＝RCO+2H+，式中R代表离子交换树脂，在离子交换过程中，树脂原本吸附的氢离子更易被树脂吸附的钴离子所替代，随着吸附过程的不断进行，离子交换树脂罐内的溶液酸度会逐渐增加，PH值降低；
优选的，所述的步骤五中无钴废水通过检测，检测方法为：二级离子交换树脂罐出水口取样，若二级离子交换树脂达到饱和，则钴离子含量超标，则需要停机，对树脂进行酸洗再生；
优选的，所述的步骤三中的一级离子交换树脂罐和步骤五中的二级离子交换树脂罐为两套，为一开一备；
优选的，所述的步骤四中间缓冲罐内设置搅拌装置和在线PH计，搅拌装置在水处理过程中主要用于氨水的搅拌、储存，保证一级除钴后液在调节PH过程中料液混合均匀，可进一步保证二级除钴的效果；
优选的，所述的树脂进行酸洗再生，使用32％浓度盐酸，酸洗后得到钴富集液。
优选的，所述的钴富集液可集中回收再利用，降低投资成本，避免重金属环境污染；
优选的，所述的二级离子交换树脂罐出水口取样，取样顺序：离子交换处理10-20小时间，每0.5小时取样检测一次，12小时的时候，两级离子树脂交换达到饱和，钴离子含量增加，停止现用一、二级离子交换树脂罐，进行树脂酸洗再生，启用备用一、二级离子交换树脂罐。
通过该技术手段，使得废水中钴离子含量低于1mg/L，同时酸洗成功得到钴富集液，钴含量达到8g/L,可集中回收再利用，例如，为制备钴皂产品提供原料，并且避免重金属环境污染，解决了废水脱钴的难题。
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。

Claims (8)

1.一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，包括步骤如下：
步骤一：将经过PH值检测的四钴废水注入管道混合器；
步骤二：向管道混合器内加入盐酸溶液或氨水，调节四钴废水PH值至中性；
步骤三：上述中性溶液进入一级离子交换树脂罐；
步骤四：上述一级溶液进入中间缓冲罐，加入氨水，调节PH值至中性；
步骤五：上述缓冲罐溶液进入二级离子交换树脂罐，产生无钴废水。
2.根据权利要求1所述一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，其特征在于：所述的步骤三和步骤五中的一级、二级离子交换树脂罐内离子交换如下：
RH2+Co2+＝RCO+2H+，式中R代表离子交换树脂，在离子交换过程中，树脂原本吸附的氢离子更易被树脂吸附的钴离子所替代，随着吸附过程的不断进行，离子交换树脂罐内的溶液酸度会逐渐增加，PH值降低。
3.根据权利要求1所述一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，其特征在于：所述的步骤五中无钴废水通过检测，检测方法为：二级离子交换树脂罐出水口取样，若二级离子交换树脂达到饱和，则钴离子含量超标，则需要停机，对树脂进行酸洗再生。
4.根据权利要求1所述一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，其特征在于：所述的步骤三中的一级离子交换树脂罐和步骤五中的二级离子交换树脂罐至少各为两个，至少为一开一备。
5.根据权利要求1所述一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，其特征在于：所述的步骤四中间缓冲罐内设置搅拌装置和在线PH计。
6.根据权利要求3所述一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，其特征在于：所述的树脂进行酸洗再生，优选使用盐酸，酸洗后得到钴富集液。
7.根据权利要求6所述一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，其特征在于：所述的钴富集液可集中回收再利用。
8.根据权利要求3所述一种两级离子交换除四钴废水中钴的方法，其特征在于：所述的二级离子交换树脂罐出水口取样，取样顺序：离子交换处理10-20小时间，每0.5小时取样检测一次，任何一次两级离子树脂交换达到饱和，钴离子含量增加，停止现用一、二级离子交换树脂罐，进行树脂酸洗再生，启用备用一、二级离子交换树脂罐。
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