正極材料前驅體產(chǎn)生的氨氮廢水處理技術

　　隨著電池行業(yè)的不斷發(fā)展，鋰離子電池具有能量比高、使用壽命長、額定電壓高以及綠色環(huán)保等突出的優(yōu)點，在電池行業(yè)中擔當著重要的角色。鋰離子電池中正極材料前驅體大多數(shù)采用NaOH與NH3作為共沉劑，在氮氣的保護作用下，與一定濃度的鹽溶液(硫酸鎳、硫酸鈷和硫酸錳)按一定流速加入反應釜，在適當?shù)姆磻獥l件制備而得，在其制備過程以及陳化工序中會產(chǎn)生大量的氨氮廢水，這種廢水中含有較高的氨氮，不進行處理會對環(huán)境造成較大的污染。目前，處理無機氨氮廢水主要有吹脫法、離子交換法等，有機氨氮廢水主要有生物法(A/O工藝)等。根據(jù)廣東邦普循環(huán)科技有限公司氨氮廢水的特點以及電池工業(yè)污染物排放標準，尋找一種合適的無機氨氮廢水處理工藝。

　　1、無機氨氮廢水處理方法比較

　　1.1 吹脫法

　　吹脫法是利用空氣通過廢水時與水中溶解氣體發(fā)生的氧化反應，使水中溶解性揮發(fā)物質由液相轉化為氣相，并進一步吹脫分離的方法。

　　水中的氨氮多數(shù)是以銨離子(NH₄⁺)和游離氨(NH3)的狀態(tài)存在，主要存在以下反應方程式：

　　游離氨的濃度與廢水的pH值和溫度有關。當廢水pH值越高，游離氨的濃度越高。當廢水溫度不斷升高，反應平衡不斷向左移動，游離氨的濃度越低。

　　1.1.1 吹脫法氨氮廢水處理方案

　　方案設計分四部分：

　　(1)pH調節(jié)：控制原水廢水pH范圍;

　　(2)吹脫：在脫氨塔內(nèi)進行吹脫除氨，降低廢水中的氨氮含量;

　　(3)蒸汽制?。褐迫≌羝?，控制脫氨塔溫度范圍;

　　(4)氨氮回收：利用冷凝回收蒸汽中的氨氮。

　　具體方案流程如圖1：

　　1.1.2 吹脫法氨氮廢水試驗及結果

　　在廢水水質、廢水流量以及吹脫時間不變的情況下，具體廢水水質見表1，采用蒸汽加熱，在脫氨塔內(nèi)進行脫氨，通過調節(jié)廢水pH范圍以及控制蒸汽流量和溫度，進而研究吹脫法氨氮去除效果，具體結果見表2。

　　2.1 離子交換法

　　離子交換法是利用離子交換劑的可交換基團與溶液中各種離子間的離子交換能力不同來進行分離的方法。主要存在以下反應方程式：

　　一般運用離子交換法處理氨氮廢水時，氨氮吸附主要存在化學吸附、物理吸附和離子交換吸附三個過程。

　　2.1.1 離子交換法氨氮處理方案

　　方案設計分三部分：

　　(1)pH調節(jié)：控制原水廢水pH范圍;

　　(2)離子交換：樹脂罐體填充樹脂，樹脂與廢水充分接觸，降低廢水中的氨氮含量;

　　(3)樹脂再生：樹脂達到飽和狀態(tài)，利用酸堿對樹脂進行再生;

　　具體方案流程如圖2：

　　2.1.2 離子交換法氨氮廢水試驗及結果

　　采用D61型陽離子樹脂50L，具體廢水水質見表3，廢水流量控制為每小時樹脂體積2、3、4倍，進而控制pH，研究離子交換法氨氮去除效果，具體結果見表4

　　3、結論

　　(1)在選用吹脫法作為無機氨氮廢水處理方法時，吹脫法主要受到廢水處理所需溫度以及pH控制影響，當廢水溫度一定時，pH值越高，氨氮去除率顯著增加;當廢水pH值控制一定時，溫度升高，氨氮去除率逐漸增加。

　　當廢水pH值>11.5且溫度>95℃時，氨氮為7.69mg/L<10mg/L，氨氮去除率達99.00%，符合電池工業(yè)污染物排放標準。

　　(2)在選用離子交換法作為無機氨氮廢水處理方法時，當廢水流量控制在每小時2~3倍樹脂體積時，氨氮去除效果相近，差別較小;當廢水流量控制在每小時4倍樹脂體積時，氨氮去除率效果較差，主要是廢水流量增大，廢水與樹脂接觸不完全，造成氨氮吸附反應不完全。

　　當廢水流量控制在每小時2~3倍樹脂體積時，離子交換法主要受到pH值影響，當廢水pH值控制6~7之間，氨氮去除率效果最好，當廢水pH控制在7~11或4~6之間，氨氮去除效果較差，主要是廢水pH值偏酸或偏堿，影響樹脂吸附環(huán)境，造成氨氮吸附反應不完全。離子交換法去除氨氮效果較好，但氨氮出水均>10mg/L，不能滿足電池工業(yè)污染物排放標準。

　　(3)根據(jù)廣東邦普循環(huán)科技有限公司氨氮廢水的特點，采用吹脫法進行無機氨氮廢水處理滿足電池工業(yè)污染物排放標準。(來源：廣東邦普循環(huán)科技有限公司)