正极材料前驱体产生的氨氮废水处理技术

　　随着电池行业的不断发展，锂离子电池具有能量比高、使用寿命长、额定电压高以及绿色环保等突出的优点，在电池行业中担当着重要的角色。锂离子电池中正极材料前驱体大多数采用NaOH与NH3作为共沉剂，在氮气的保护作用下，与一定浓度的盐溶液(硫酸镍、硫酸钴和硫酸锰)按一定流速加入反应釜，在适当的反应条件制备而得，在其制备过程以及陈化工序中会产生大量的氨氮废水，这种废水中含有较高的氨氮，不进行处理会对环境造成较大的污染。目前，处理无机氨氮废水主要有吹脱法、离子交换法等，有机氨氮废水主要有生物法(A/O工艺)等。根据广东邦普循环科技有限公司氨氮废水的特点以及电池工业污染物排放标准，寻找一种合适的无机氨氮废水处理工艺。

　　1、无机氨氮废水处理方法比较

　　1.1 吹脱法

　　吹脱法是利用空气通过废水时与水中溶解气体发生的氧化反应，使水中溶解性挥发物质由液相转化为气相，并进一步吹脱分离的方法。

　　水中的氨氮多数是以铵离子(NH₄⁺)和游离氨(NH3)的状态存在，主要存在以下反应方程式：

　　游离氨的浓度与废水的pH值和温度有关。当废水pH值越高，游离氨的浓度越高。当废水温度不断升高，反应平衡不断向左移动，游离氨的浓度越低。

　　1.1.1 吹脱法氨氮废水处理方案

　　方案设计分四部分：

　　(1)pH调节：控制原水废水pH范围;

　　(2)吹脱：在脱氨塔内进行吹脱除氨，降低废水中的氨氮含量;

　　(3)蒸汽制取：制取蒸汽，控制脱氨塔温度范围;

　　(4)氨氮回收：利用冷凝回收蒸汽中的氨氮。

　　具体方案流程如图1：

　　1.1.2 吹脱法氨氮废水试验及结果

　　在废水水质、废水流量以及吹脱时间不变的情况下，具体废水水质见表1，采用蒸汽加热，在脱氨塔内进行脱氨，通过调节废水pH范围以及控制蒸汽流量和温度，进而研究吹脱法氨氮去除效果，具体结果见表2。

　　2.1 离子交换法

　　离子交换法是利用离子交换剂的可交换基团与溶液中各种离子间的离子交换能力不同来进行分离的方法。主要存在以下反应方程式：

　　一般运用离子交换法处理氨氮废水时，氨氮吸附主要存在化学吸附、物理吸附和离子交换吸附三个过程。

　　2.1.1 离子交换法氨氮处理方案

　　方案设计分三部分：

　　(1)pH调节：控制原水废水pH范围;

　　(2)离子交换：树脂罐体填充树脂，树脂与废水充分接触，降低废水中的氨氮含量;

　　(3)树脂再生：树脂达到饱和状态，利用酸碱对树脂进行再生;

　　具体方案流程如图2：

　　2.1.2 离子交换法氨氮废水试验及结果

　　采用D61型阳离子树脂50L，具体废水水质见表3，废水流量控制为每小时树脂体积2、3、4倍，进而控制pH，研究离子交换法氨氮去除效果，具体结果见表4

　　3、结论

　　(1)在选用吹脱法作为无机氨氮废水处理方法时，吹脱法主要受到废水处理所需温度以及pH控制影响，当废水温度一定时，pH值越高，氨氮去除率显著增加;当废水pH值控制一定时，温度升高，氨氮去除率逐渐增加。

　　当废水pH值>11.5且温度>95℃时，氨氮为7.69mg/L<10mg/L，氨氮去除率达99.00%，符合电池工业污染物排放标准。

　　(2)在选用离子交换法作为无机氨氮废水处理方法时，当废水流量控制在每小时2~3倍树脂体积时，氨氮去除效果相近，差别较小;当废水流量控制在每小时4倍树脂体积时，氨氮去除率效果较差，主要是废水流量增大，废水与树脂接触不完全，造成氨氮吸附反应不完全。

　　当废水流量控制在每小时2~3倍树脂体积时，离子交换法主要受到pH值影响，当废水pH值控制6~7之间，氨氮去除率效果最好，当废水pH控制在7~11或4~6之间，氨氮去除效果较差，主要是废水pH值偏酸或偏碱，影响树脂吸附环境，造成氨氮吸附反应不完全。离子交换法去除氨氮效果较好，但氨氮出水均>10mg/L，不能满足电池工业污染物排放标准。

　　(3)根据广东邦普循环科技有限公司氨氮废水的特点，采用吹脱法进行无机氨氮废水处理满足电池工业污染物排放标准。(来源：广东邦普循环科技有限公司)