JP2009224273A

JP2009224273A - 廃棄電解液の処理方法

Info

Publication number: JP2009224273A
Application number: JP2008070027A
Authority: JP
Inventors: Masatake Watanabe; 正剛渡邉; Tadashi Torii; 直史鳥居; Gasuaki Hamada; 一彰濱田
Original assignee: Panasonic Corp; Panasonic EV Energy Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Primearth EV Energy Co Ltd
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2028-03-18
Also published as: JP5205089B2

Abstract

【課題】アルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液の処理方法を提供する。
【解決手段】本発明のアルカリ二次電池の廃棄電解液の処理方法は、ニッケル・水素電池等のアルカリ二次電池の製造過程で排出される電解液成分を含む廃棄電解液を、アルカリ二次電池の製造過程で排出されるニッケルやコバルト等の電極として使用される重金属を含む排水の凝集沈殿処理におけるｐＨの調整に使用することを特徴とする。本発明の廃棄電解液の処理方法によれば、例えば、廃棄電解液の処分費用及び電極重金属含有排水処理におけるアルカリ性剤の使用量を削減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃棄電解液の処理方法に関する。

電池工場の排水には、例えば、電極の製造工程において排出される電極重金属を含む排水（以下、「電極重金属含有排水」ともいう）、電解液の注液工程等において排出される電解液成分を含む排水（以下、「廃棄電解液」ともいう）等があるが、これらの排水は別々に処理を行われている。電極重金属を含む排水は、例えば、酸やアルカリで中和処理された後、凝集沈殿処理法によって処理がされている。一方、廃棄電解液は、産業廃棄物として廃棄処理されることが多いが、環境対策及び廃棄量の削減の観点から、廃棄電解液を処理して不要な成分を除去し、電解液として再利用することが試みられている（例えば、特許文献１及び２）。

その他に、鉛電池製造過程において排出される鉛含有酸廃液を、アルカリ電池製造過程において排出されるアルカリ性廃液により中和して廃液処理を行うことが提案されている（例えば、特許文献３）。
特開２００１−３４７２９９号公報特開２００６−７３４４５号公報特開平９−２９０２７６号公報

アルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水の処理において、排水をｐＨ調整するためのアルカリ性剤の使用量が増加するという問題があった。一方、廃棄電解液についても、ここ数年、その処理費用が高騰しており、廃棄電解液の処理方法の見直しが求められている。

そこで、本発明は、アルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液の新たな処理方法を提供する。

本発明のアルカリ二次電池の廃棄電解液処理方法は、アルカリ二次電池の製造過程で排出される電解液を含む廃棄電解液を、前記アルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水の凝集沈殿処理におけるｐＨの調整に使用すること特徴とする。

本発明の廃棄電解液の処理方法によれば、アルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液を、同製造過程で排出される電極重金属含有排水のｐＨ調整に使用することによって処理する。本発明の廃棄電解液の処理方法によれば、例えば、廃棄電解液の処分費用及び電極重金属含有排水処理におけるアルカリ性剤の使用量を削減できる。

［廃棄電解液］
本発明において廃棄電解液とは、アルカリ二次電池の製造過程で排出される電解液成分を含む排水のことをいう。電解液成分を含む排水としては、例えば、二次電池の各電槽に電解液を注液する工程において排出される電解液、電解液注液後の二次電池を純水によって洗浄する工程において排出される電解液成分を含む排水等が挙げられる。アルカリ二次電池の電解液としては、一般的には水酸化カリウムを主成分としたアルカリ電解液が挙げられ、アルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液としては、例えば、水酸化カリウム等を含むアルカリ性の水溶液が挙げられる。

［電極重金属含有排水］
本発明において電極重金属含有排水とは、アルカリ二次電池の製造過程で排出される重金属を含む排水のことをいう。排出される重金属とは、主に、電極の製造工程で排出される重金属であって、例えば、アルカリ二次電池の電極に使用される金属等が挙げられる。アルカリ二次電池としては、例えば、ニッケル・水素電池及びニッケル・カドミウム電池等が挙げられる。ニッケル・水素電池は、正極としてニッケル酸化物、負極として水素吸蔵合金が使用される。ニッケル・カドミウム電池は、正極としてニッケル酸化物、負極としてカドミウムが使用される。ニッケル酸化物としては、例えば、水酸化ニッケル等が挙げられる。水素吸蔵合金としては、例えば、（ＡＢ５型）コバルト・ニッケル合金、ニッケルとランタンとを主成分としてさらにマンガン、アルミニウム及びコバルトを含む合金等が挙げられる。電極重金属含有排水に含まれる重金属としては、例えば、ニッケル、コバルト、亜鉛等がある。電極重金属含有排水は、例えば、その他の製造工程で使用される重金属やその他の金属等を含んでいても良い。

［廃棄電解液の処理方法］
本発明において廃棄電解液の処理とは、廃棄電解液をアルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水の凝集沈殿処理におけるｐＨの調整に利用し、廃棄電解液を処分することをいう。本発明の廃棄電解液の処理方法によれば、例えば、既存の重金属含有排水処理設備を使用して廃棄電解液を処理できるため、設備投資や処理コストを低減できる。廃棄電解液を利用したｐＨの調整は、電極重金属含有排水の凝集沈殿処理で行ういずれのｐＨの調整であっても良い。

本発明の廃棄電解液の処理方法は、廃棄電解液を、アルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水の凝集沈殿処理におけるｐＨの調整に使用する以外は特に制限されない。また、電極重金属含有排水の凝集沈殿処理は、従来公知の重金属含有排水の凝集沈殿処理と同様に行うことができる。凝集沈殿処理は、例えば、電極重金属含有排水に無機凝集剤を添加する工程を含み、さらに、無機凝集剤を含む電極重金属含有排水に高分子凝集剤及びキレート剤の少なくとも一方を添加する工程等を含むことが好ましい。無機凝集剤を添加することにより重金属を含む難溶性物質（フロック）を形成させ、例えば、その難溶性物質を濾過及び／又は沈殿させること等により電極重金属含有排水中の重金属を回収できる。また、さらに、高分子凝集剤及びキレート剤の少なくとも一方を添加することにより、電極重金属含有排水中の重金属や重金属を含む難溶性物質を凝集させ、電極重金属含有排水中の重金属の回収をより容易にし、回収量を向上できる。

廃棄電解液は、無機凝集剤を添加する工程における電極重金属含有排水のｐＨ調整に使用することが好ましい。これにより、電極重金属含有排水中の重金属と無機凝集剤とを反応させ、難溶性物質の形成を促進させることができる。ｐＨの調整は、無機凝集剤の添加と同時に行っても良く、又は添加後に行っても良い。

電極重金属含有排水に対する廃棄電解液の割合（廃棄電解液の添加量／電極重金属含有排水の量）は、電極重金属含有排水及び廃棄電解液のｐＨ、凝集処理に使用する凝集剤（例えば、無機凝集剤、高分子凝集剤、キレート剤等）の種類等によって適宜決定できる。電極重金属含有排水の凝集沈殿処理を効率よく行う観点から、電極重金属含有排水の量に対する廃棄電解液の添加割合は、５ｖｏｌ％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５ｖｏｌ％以下であり、さらに好ましくは０．１ｖｏｌ％以下である。

本発明の廃棄電解液の処理方法において、電極重金属含有排水の凝集沈殿処理は、例えば、以下のように行うことができる。

まず、電極重金属含有排水への無機凝集剤の添加、及び、廃棄電解液を用いた電極重金属含有排水のｐＨ調整を行う。これにより、重金属を含む難溶性物質（フロック）を形成させ、後述する重金属を含む凝集物の形成効率を向上できる。

無機凝集剤としては、例えば、鉄（ＩＩＩ）塩、アルミニウム塩等が挙げられる。鉄（ＩＩＩ）塩としては、例えば、塩化第二鉄、ポリ塩化第二鉄等が挙げられる。アルミニウム塩としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム（Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃・ｎＨ₂Ｏ）等が挙げられる。これらの中でも、ニッケルとのフロック形成効率及び水酸化アルミニウムイオンの残留を回避する点から、塩化第二鉄が好ましい。

廃棄電解液を用いて調整するｐＨの範囲は、例えば、電極重金属含有排水中に含まれる重金属の種類及び無機凝集剤の種類等によって適正ｐＨ範囲が異なる。例えば、無機凝集剤として塩化第二鉄を使用し、重金属（例えば、ニッケル、亜鉛）を不溶化して除去するためには、ｐＨ８〜１０の範囲が好ましく、ｐＨ９がより好ましい。廃棄電解液に加え、必要に応じて公知のｐＨ調整薬剤を使用してｐＨの調整を行っても良い。酸性剤としては、例えば、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、リン酸（Ｈ₃ＰＯ₄）等の鉱酸が挙げられ、硫酸が好ましい。アルカリ性剤としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）等が挙げられ、水酸化ナトリウムが好ましい。

つぎに、難溶性物質を含む電極重金属含有排水に高分子凝集剤を添加して重金属を含む凝集物を形成させる。重金属を含む凝集物を形成させることによって、電極重金属含有排水中の重金属濃度を低減できる。

高分子凝集剤としては、例えば、アニオン系高分子凝集剤、カチオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤等が挙げられる。アニオン系高分子凝集剤及びノニオン系高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミドが主体のものが挙げられる。カチオン系高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸エステル系のものが挙げられる。また、高分子凝集剤との併用又は高分子凝集剤に替えてキレート剤を使用しても良い。キレート剤としては、例えば、液体キレート剤が挙げられる。液体キレート剤としては、例えば、ジチオカルバミン酸基及びチオール基の双方の基またはいずれかの基を有する化合物を含むキレート剤が挙げられる。キレート剤は市販品のものを使用しても良く、例えば、東ソー（株）製のＴＸ−１０（商品名）、ミヨシ油脂（株）製のエポフロックＬ−１（商品名）等が挙げられる。高分子凝集剤及びキレート剤の添加割合は、例えば、重金属の濃度によって適宜決定できる。

なお、上記例では、無機凝集剤と高分子凝集剤及び／又はキレート剤とを併用した凝集沈殿処理を例にとり説明したが、これに限定されずその他の方法でも良く、例えば、無機凝集剤、高分子凝集剤及びキレート剤のいずれかを用いた凝集沈殿処理であっても良い。

［電極重金属含有排水の処理方法］
その他の態様として、本発明は電極重金属含有排水の処理方法に関する。本発明の電極重金属含有排水処理方法は、アルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水の処理方法であって、前記電極重金属含有排水の凝集沈殿工程を含み、前記凝集沈殿工程において、前記電極重金属含有排水のｐＨ調整にアルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液を使用することを特徴とする。本発明の電極重金属含有排水の処理方法によれば、アルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液を、電極重金属含有排水のｐＨ調整に使用するため、例えば、アルカリ性剤の使用量を削減できる。電極重金属含有排水の処理方法における電極重金属含有排水の凝集沈殿工程は、例えば、上述と同様に行うことができる。

［排水処理装置］
その他の態様として、本発明は排水処理装置に関する。本発明の排水処理装置は、本発明の電極重金属含有排水の処理方法を行うための排水処理装置であって、アルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水を回収する原排水槽と、電極重金属含有排水の凝集沈殿処理を行う処理槽とを含み、前記処理槽が、アルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液添加手段を備えることを特徴とする。本発明の排水処理装置によれば、廃棄電解液添加手段を有する処理槽を備えるため、廃棄電解液を電極重金属含有排水の凝集沈殿処理におけるｐＨの調整に使用できる。このため、例えば、廃棄電解液と電極重金属含有排水とを同時に処理することができ、廃棄電解液の処分費用を大幅に削減することができる。なお、本発明の排水処理装置は、本発明の廃棄電解液の処理方法に使用しても良い。

処理槽は、廃棄電解液添加手段を有し、電極重金属含有排水の凝集沈殿処理を行い、電極重金属含有排水に含まれる重金属の凝集物を形成させるための槽である。処理槽は、少なくとも１つの槽を備えていれば良く、槽を２つ以上備えていても良いし、また、１つの槽が実質的に区画されて２つ以上の反応区画に分割されて２つ以上の槽が形成されたものであっても良い。処理槽は、例えば、無機凝集剤を混合する混和槽と、ｐＨを調整して難溶性物質を形成させる反応槽と、高分子凝集剤を混合して凝集反応を行う凝集槽との３つに分かれていても良いし、混和槽と反応凝集槽との２つに分かれていても良い。これらの場合、廃棄電解液添加手段は、混和槽に形成されていることが好ましい。

廃棄電解液添加手段は、処理槽に廃棄電解液を添加するための手段であって、例えば、廃棄電解液貯槽と廃棄電解液を送るポンプとにより構成される。

本発明の排水処理装置は、凝集槽で形成された凝集物の沈殿を行う沈殿槽及び凝集物を含む排水の濾過を行う濾過装置等をさらに備えていても良い。沈殿槽としては、例えば、クラリファイヤー、シックナー等の固液分離装置等が挙げられる。濾過装置は、例えば、濾材を含み、濾材により凝集物を含む排水を濾過して凝集物を捕集できる。

つぎに、本発明の廃棄電解液の処理方法の例について図面に基づき説明する。但し、本発明は以下の例に制限されない。

図１は、本発明の廃棄電解液の処理方法の一実施形態を示す概略構成図であり、原排水槽１０、混和槽１１、反応槽１２及び凝集槽１３を有する処理装置１を用いて廃棄電解液の処理を行う例である。

図１に示すように、電極重金属含有排水が流れる方向に沿って、原排水槽１０、混和槽１１、反応槽１２及び凝集槽１３が形成されており、原排水槽１０と混和槽１１とはパイプＰ１によって連結されている。混和槽１１は無機凝集剤槽２２及び廃棄電解液貯槽２１、反応槽１２はｐＨ調整薬剤貯槽２４、凝集槽１３は高分子凝集剤槽２３をそれぞれ有する。混和槽１１と無機凝集剤槽２２及び廃棄電解液貯槽２１とをつなぐパイプ、反応槽１２とｐＨ調整薬剤貯槽２４とをつなぐパイプ、凝集槽１３と高分子凝集剤槽２３とをつなぐパイプのそれぞれにはポンプが形成されていても良く、このポンプを駆動することによって添加量を調整できる。また、混和槽１１、反応槽１２は、それぞれｐＨセンサ（図示せず）を有していても良い。

まず、アルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水を原排水槽１０に回収する。原排水槽１０における電極重金属含有排水の重金属濃度は、一般的には５０００ｍｇ／Ｌ以下である。原排水槽１０における電極重金属含有排水のｐＨは、一般的には８未満である。

つぎに、原排水槽１０からパイプＰ１を通じて混和槽１１に電極重金属含有排水を導入する。ここで、無機凝集剤槽２２から無機凝集剤が、廃電解液貯槽２１から廃電解液が添加される。この廃棄電解液の添加により、電極重金属含有排水のｐＨが後述するｐＨ付近に調整されうる。

無機凝集剤は、例えば、塩化第二鉄等の上述のものが使用できる。その添加量は、電極重金属含有排水中の重金属の種類や濃度等に応じて適宜設定できる。

廃棄電解液の添加量は、例えば、電極重金属含有排水のｐＨ等に応じて適宜設定できる。凝集槽１３における重金属を含む凝集物の形成効率の観点から電極重金属含有排水に対する廃棄電解液の添加割合（廃棄電解液／重金属含有排水）が５ｖｏｌ％以下であることが好ましい。また、凝集槽１３において添加する高分子凝集剤としてポリアクリルアミドを使用する場合、電極重金属含有排水に対する廃棄電解液の添加量は０．５ｖｏｌ％以下が好ましく、重金属とポリアクリルアミドとの凝集効率の観点から、０．１ｖｏｌ％以下がより好ましい。

つぎに、無機凝集剤が添加された電極重金属含有排水を反応槽１２に導入する。ここで、ｐＨ調整薬剤貯槽２４から必要に応じてｐＨ調整薬剤を添加して電極重金属含有排水のｐＨを調整して重金属を含む難溶性物質を形成させる。

調整後のｐＨは、例えば、無機凝集剤、重金属の種類等によって適宜決定できる。無機凝集剤として塩化第二鉄を使用する場合、調整後のｐＨが、例えば、ｐＨ８〜１０が好ましく、より好ましくはｐＨ９付近である。

つぎに、難溶性物質を含む電極重金属含有排水を凝集槽１３に導入する。ここで、高分子凝集剤槽２３から高分子凝集剤を添加し、重金属を含む凝集物を形成させる。高分子凝集剤としては前述のものが使用できる。

凝集槽１３で形成された凝集物は、凝集槽１３において沈殿させて凝集物を含む固相と液相とに分離しても良いし、凝集物を含む排水を沈殿槽（図示せず）に導入し、凝集物を沈殿させて凝集物を含む固相と液相とに分離しても良い。また、凝集物を含む排水を濾過設備（図示せず）に導入し、濾過処理を行っても良い。

なお、上記例では、混和槽、反応槽及び凝集槽の３つに分かれた処理槽を用いて処理を行う場合を例にとり説明したが、これに限定されず、１つ又は２つの処理槽で上記すべての処理を行っても良い。また、上記例では無機凝集剤の添加後にｐＨを調整しているが、これについても限定されることはない。

ニッケル・水素電池の製造過程において排出されるＣｏ、Ｎｉ及びＺｎを含む電極重金属含有排水（重金属濃度４３００ｍｇ／Ｌ）に、塩化第二鉄１０００ｍｇ／Ｌを添加し、同製造過程で排出される廃棄電解液（ｐＨ１３〜１４程度）を用いてｐＨを９に調整した。廃棄電解液は水酸化カリウムを含み、その添加量は電極重金属含有排水に対して０．１ｖｏｌ％、０．５ｖｏｌ％の２通りとした。つぎに、アニオン系高分子凝集剤（ポリアクリルアミド）を５ｍｇ／Ｌ添加した後、重金属を含む凝集物を生成させた。そして、凝集物を含む排水を濾過して凝集物の分離除去を行った。

その結果、重金属を含む凝集物が形成された。したがって、廃棄電解液を電極重金属含有排水のｐＨ調整に使用することによって、従来産業廃棄物として廃棄されていた廃棄電解液及び凝集物等の廃棄物の削減と、ｐＨ調整薬剤等の使用量の低減が図られた。すなわち、廃棄電解液を有効利用することにより廃棄物を削減でき、加えてＮａＯＨ等のｐＨ調整薬剤の使用量を低減できた。特に、廃棄電解液の添加量が０．１ｖｏｌ％の実施例では、凝集物等の廃棄物の削減と、ｐＨ調整薬剤等の使用量の低減が顕著であった。したがって、本発明の処理方法によれば、廃棄電解液を電極重金属含有排水の凝集沈殿処理におけるｐＨの調整に使用することから、これまで別々に行っていた廃棄電解液の処理と重金属含有排水の処理とを同時に、また、簡便に行うことができ、凝集物等の廃棄物の削減と、ｐＨ調整薬剤等の使用量の低減ができる。

本発明の廃棄電解液の処理方法は、例えば、アルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液及び重金属含有排水の処理に有用である。

図１は、本発明の廃棄電解液の処理方法の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１・・・処理装置
１０・・・原排水槽
１１・・・混和槽
１２・・・反応槽
１３・・・凝集槽
２１・・・廃棄電解液貯層
２２・・・無機凝集剤槽
２３・・・高分子凝集剤槽
２４・・・ｐＨ調整薬剤貯槽
Ｐ１、Ｐ２・・・パイプ

Claims

アルカリ二次電池の廃棄電解液の処理方法であって、
アルカリ二次電池の製造過程で排出される電解液を含む廃棄電解液を、前記アルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水の凝集沈殿処理におけるｐＨの調整に使用することを特徴とする、廃棄電解液の処理方法。
前記凝集沈殿処理が、前記電極重金属含有排水に無機凝集剤を添加する工程を含む、請求項１に記載の廃棄電解液の処理方法。
前記無機凝集剤添加工程において、無機凝集剤の添加と同時又は添加後に、前記廃棄電解液を用いて前記電極重金属含有排水のｐＨの調整を行う、請求項２に記載の廃棄電解液の処理方法。
さらに、前記無機凝集剤を含む前記電極重金属含有排水に高分子凝集剤を添加する工程を含む、請求項２又は３に記載の廃棄電解液の処理方法。
前記電極重金属含有排水に対する前記廃棄電解液の割合（廃棄電解液／重金属含有排水）が、５ｖｏｌ％以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の廃棄電解液の処理方法。
前記アルカリ二次電池が、ニッケル・水素電池である、請求項１から５のいずれか一項に記載の廃棄電解液の処理方法。
アルカリ二次電池の製造過程で排出される電極重金属含有排水の処理方法であって、
前記電極重金属含有排水の凝集沈殿工程を含み、
前記凝集沈殿工程において、前記電極重金属含有排水のｐＨ調整にアルカリ二次電池の製造過程で排出される廃棄電解液を使用することを特徴とする電極重金属含有排水の処理方法。