申请日2017.12.21
公开(公告)日2018.06.01
IPC分类号C02F9/04; C02F103/34
摘要
本发明公开了一种钴酸锂生产废水的处理方法，包括如下步骤：1)向待处理钴酸锂生产废水中投加沉淀剂，对废水进行化学沉淀处理，搅拌后静置;2)将步骤1)中静置后的沉淀去除后，对上清液进行过滤，然后向上清液中投加硫酸，控制上清液的pH值为3.5‑4，进行反应，反应时间为5‑7h;3)将步骤3)中反应后的上清液过重金属螯合树脂，完成对钴酸锂生产废水的处理。本发明针对重金属螯合树脂对氢氧化锂、钴酸锂等化合物具有低吸附能力的问题，通过预处理改变钴和锂在废水中的存在形态，通过化学反应将废水中的钴酸锂与氢氧化锂改变为硫酸锂。提高重金属螯合树脂对重金属的交换容量，提高了钴酸锂生产废水的处理效率。
权利要求书
1.一种钴酸锂生产废水的处理方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)向待处理钴酸锂生产废水中投加沉淀剂，对废水进行化学沉淀处理，搅拌后静置;
2)将步骤1)中静置后的沉淀去除后，对上清液进行过滤，然后向上清液中投加硫酸，控制上清液的pH值为3.5-4，进行反应，反应时间为5-7h;
3)将步骤3)中反应后的上清液过重金属螯合树脂，完成对钴酸锂生产废水的处理。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤1)中，所述沉淀剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的混合物。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于：步骤1)中，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的投加质量之比为0.8-1.2:0.8-1.2。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于：聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的投加质量之比为1:1。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于：步骤1)中，每升钴酸锂生产废水中投加的聚合氯化铝的质量为0.02-0.05g，投加的聚丙烯酰胺的质量为0.001-0.005g。
6.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤1)中，搅拌的时间为8-15min，静置的时间为0.5-1.5h。
7.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤2)中，经过过滤后的钴酸锂生产废水中的悬浮物浓度≤5mg/L。
8.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤2)中，投加硫酸后，反应的时间为6h。
9.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：步骤3)中，所述重金属螯合树脂为CH-93重金属螯合树脂。
10.权利要求1-9任一所述处理方法在处理钴酸锂生产废水中的应用。
说明书
一种钴酸锂生产废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种钴酸锂生产废水的处理方法。
背景技术
在钴酸锂生产过程中，每合成一吨钴酸锂，消耗500～600kg四氧化三钴、350～500kg碳酸锂及50～100kg添加剂。每生产一吨钴酸锂，需产生150kg含钴酸锂、四氧化三钴、碳酸锂、碳酸氢锂、氢氧化锂、碳酸氢锂的废水。其中钴酸锂浓度一般为40～80mg/L、四氧化三钴含量为5～10mg/L、碳酸锂含量为10～15mg/L、氢氧化锂0.2～0.25mg/L、碳酸氢锂3～4mg/L。因废水中各项物质含量较低，不具备回收价值，但是直接排放，将对环境产生极大的直接和潜在危害。
现有含钴酸锂废水的处理方案有加药沉淀、膜过滤、离子交换、蒸发等处理工艺。但加药沉淀法不能完全去除废水中的各项污染物;膜过滤法尤其是膜处理法虽然可将废水中重金属含量降低至0.1mg/L以下，但是存在运行管理复杂、产生了大量的重金属含量在100mg/L以上的浓水等问题，该类浓水属于危废，需外送至专业的处理机构进行处理且费用极高。离子交换法虽然对碳酸锂、四氧化三钴、碳酸氢锂的吸附能力较强，但是对钴酸锂、氢氧化锂的吸附能力非常差，去除率不足30%。蒸发法虽然可完全满足回用要求，但因高投资与高能耗在实际应用过程中也受到一定限制。因此，开发运行操作简单、去除率高、使用方便、投资及运行费用较低的钴酸锂生产废水处理方案具有较大的实用价值。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种钴酸锂生产废水的处理方法。采用加药沉淀法与树脂交换吸附法配合来处理钴酸锂生产废水，提高了废水中各种污染物的去除效率。
发明人在试验过程中发现，采用加药沉淀法处理钴酸锂生产废水后，废水中会残留大量的污染物，尤其对钴酸锂、氢氧化锂、碳酸锂和碳酸氢锂的处理能力较差，而采用重金属螯合树脂对钴酸锂生产废水进行处理时，树脂对氢氧化锂和钴酸锂的吸附能力较差。所以，即使将传统方法中的加药沉淀法和树脂吸附法相配合，也难以提高钴酸锂生产废水中的各种污染物的去除效率。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种钴酸锂生产废水的处理方法，包括如下步骤：
1)向待处理钴酸锂生产废水中投加沉淀剂，对废水进行化学沉淀处理，搅拌后静置;
2)将步骤1)中静置后的沉淀去除后，对上清液进行过滤，然后向上清液中投加硫酸，控制上清液的pH值为3.5-4，进行反应，反应时间为≥6h;
3)将步骤3)中反应后的上清液过重金属螯合树脂，完成对钴酸锂生产废水的处理。
化学沉淀步骤可以对待处理的钴酸锂生产废水中的大部分悬浮物和部分钴、锂的化合物进行去除，一方面可以避免原水中大量的悬浮物对螯合树脂造成堵塞，影响螯合树脂的使用寿命;另一方面去除掉部分钴和锂的化合物，减轻后续螯合树脂的负担，有利于提高螯合树脂的去除效率和使用寿命。
向过滤后的废水中投加硫酸，通过强酸与强碱弱酸盐和中和反应的原理，改变钴与锂在废水中的存在形态。具体反应可用下面的通式表示：
(1)6LiCoO2+9H2SO4→6CoSO4+3Li2SO4+6H2O+6OH-;
(2)2LiOH+H2SO4→Li2SO4+2H2O。
得到的CoSO4和Li2SO4在螯合树脂中具有较好的吸附去除效果，进而可以提高钴酸锂生产废水中的钴和锂的化合物的去除效率。
由于硫酸与钴酸锂反应较慢，故反应时长需控制在6h以上。在反应过程中会产生碱度并消耗酸度，且需根据反应过程中的pH值变化及时添加硫酸，保证反应过程中pH值维持在3.5～4之间。经过强酸反应后的废水，再通过CH93重金属螯合树脂吸附废水中的重金属。最终实现废水达标排放。
优选的，步骤1)中，所述沉淀剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的混合物。经过试验发现，向待处理钴酸锂生产废水中投加聚合氯化铝和聚丙烯酰胺作为化学沉淀剂时，大大提高了废水中悬浮物的去除效率。
进一步优选的，步骤1)中，聚合氯化铝和聚丙烯酰胺的投加质量之比为0.8-1.2:0.8-1.2，优选为1:1。
进一步优选的，步骤1)中，每升钴酸锂生产废水中投加的聚合氯化铝的质量为0.02-0.05g，投加的聚丙烯酰胺的质量为0.001-0.005g。
进一步优选的，步骤1)中，搅拌的时间为8-15min，静置的时间为0.5-1.5h。更有利于废水中悬浮物的彻底去除。
优选的，步骤2)中，为避免悬浮物太高导致树脂交换器堵塞影响树脂的交换容量，经过过滤后的钴酸锂生产废水中的悬浮物浓度≤5mg/L。
优选的，步骤2)中，投加硫酸后，反应的时间为6h。
优选的，步骤3)中，所述重金属螯合树脂为CH-93重金属螯合树脂。
上述处理方法在处理钴酸锂生产废水中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明针对重金属螯合树脂对氢氧化锂、钴酸锂等化合物具有低吸附能力的问题，通过预处理改变钴和锂在废水中的存在形态，通过化学反应将废水中的钴酸锂与氢氧化锂改变为硫酸锂。提高重金属螯合树脂对重金属的交换容量，提高了钴酸锂生产废水的处理效率。