摘要:高盐高铵根三元前驱体废水难处理、镍钴资源白白流失?Tulsimer 镍钴吸附树脂实现关键技术突破,既能让废水稳定达标排放,又能将有价金属高效回收再利用,为新能源企业降本增效与绿色转型注入核心动力。
随着新能源产业的蓬勃发展,锂离子电池在电子设备、电动汽车等领域的应用日益广泛。作为锂电池核心部件的三元正极材料,其前驱体生产过程中会产生成分特殊的三元前驱体废水,这类废水不仅含有镍、钴等有价金属离子,还具备高盐、高铵根的突出特征。在 “缺芯贵电” 的行业背景下,镍钴原材料价格居高不下,如何高效处理三元前驱体废水,实现有价金属回收与环保达标,成为新能源企业可持续发展的关键命题。
行业困境:三元前驱体废水处理的双重挑战
三元前驱体制备多采用共沉淀法,由此产生的三元前驱体废水成分复杂、干扰离子浓度高,是新能源生产废水处理中的难点品类。若直接排放,既造成镍、钴等宝贵金属资源的浪费,也可能引发环境风险;而传统处理工艺却难以兼顾效率与成本,难以满足行业升级需求:
• 化学沉淀法操作简便,但会产生大量污泥,出水难以直接达标,后续浓缩处理进一步推高成本;
• 吸附法的工程化应用成熟度有待提升,普通吸附材料选择性不足;
• 膜分离法虽效率较高,但在高盐体系下的稳定性与运维成本仍存在优化空间。
离子交换法因分离效果好、反应速度快、原材料易获取等优势,逐渐成为三元前驱体废水镍钴回收的重要方向。但常规镍钴吸附树脂面临核心瓶颈 —— 废水中高浓度的钠、铵根离子会与镍钴离子竞争吸附位点,导致树脂选择性大幅下降,不仅回收效率受限,还易造成树脂污染,影响系统长期稳定运行。
技术突破:Tulsimer 镍钴吸附树脂的针对性解决方案
基于多年水处理技术积累,科海思团队针对三元前驱体废水的特性开展专项研究,相关成果以《三元前驱体应用 Tulsimer 螯合树脂回收镍钴技术研究》为题发表于《山东化工》期刊(DOI:10.19319/j.cnki.issn.1008-021x.2023.08.014),为技术工程化落地提供了坚实的学术支撑。
(一)树脂精准选型:适配高盐高铵根体系的核心利器
科海思选用 Tulsimer®CH-90Na 镍钴吸附树脂作为核心处理材料,该树脂以亚氨基二乙酸为官能团,具备很强的螯合选择性。针对三元前驱体废水高盐、高铵根的水质痛点,这款镍钴吸附树脂能精准识别并捕捉镍、钴离子,有效规避钠、铵根等干扰离子的影响,从根源上解决了常规树脂 “选择性差、易污染” 的问题。
经工程验证,Tulsimer®CH-90Na 镍钴吸附树脂总交换容量达 2.0mmol/mL,吸附容量可至 30g/L,pH 适用范围较广,且化学稳定性强,为废水处理系统的长期稳定运行提供了核心保障。
(二)全流程工艺设计:兼顾效率、稳定与循环价值
科海思为三元前驱体废水设计的完整处理流程为 “脱碳塔→多介质过滤器→活性炭过滤器→Tulsimer 镍钴吸附树脂回收系统”,各环节协同发力,既保障处理效果,又延长设备与树脂的使用寿命。
预处理环节:筑牢树脂 “防护墙”前驱体生产中使用的萃取剂会残留于废水中,导致 COD 升高、油脂超标,若直接进入镍钴吸附树脂系统易造成污堵。为此,工艺选用高性能椰壳活性炭,通过分子间作用力高效吸附有机物与油脂。工程实践显示,预处理后 COD 可从 1000-2000mg/L 降至 200mg/L 以下,油脂含量大幅降低,为后续树脂系统稳定运行保驾护航。
核心吸附环节:稳定捕捉镍钴,保障出水达标预处理后的三元前驱体废水进入 Tulsimer 镍钴吸附树脂交换系统,树脂通过强螯合作用精准锁定镍、钴离子,不受高盐高铵根干扰。系统采用 “多组串联 + 备用单元” 的智能设计,可实现不间断连续运行与在线维护,既保障了企业稳定的废水处理量,又极大提升了系统的可靠性与操作弹性,避免因设备检修导致生产中断;同时有效避免重金属盐在后续设备中板结,保障整体工艺流畅高效。
再生资源化环节:树脂循环用,资源再利用Tulsimer 镍钴吸附树脂吸附饱和后,采用 5-8% 的硫酸作为再生剂进行再生处理。再生过程中,镍、钴离子被高效解吸,形成高浓度的硫酸钴、硫酸镍再生液,浓度稳定且满足生产复用要求,可直接重返生产环节。再生后经碱洗转型与清水清洗,树脂可完全恢复吸附性能,实现循环使用,既降低运行成本,又构建 “废水处理 - 镍钴资源回收” 的闭环。多次再生数据验证,树脂再生性能可靠,长期使用仍能保持稳定效果。
工程验证:环保与经济双重效益落地
某锂电新材料企业的应用案例,充分验证了该技术的实际价值。该企业的三元前驱体废水原水含钴 60-120mg/L、镍 50mg/L,且铵根浓度高达 25g/L、碳酸氢根浓度 40g/L。采用科海思 Tulsimer 镍钴吸附树脂处理工艺后,取得了显著成效:
• 出水镍钴离子浓度均降至 0.1mg/L 以下,远优于环保排放要求,也满足后续资源化利用标准;
• 系统自投入运行,已连续稳定运行两年,期间未出现树脂污堵、处理效率下降等问题;
• 回收的镍、钴资源重新用于生产,实现了 “废水变原料” 的资源循环,大幅降低企业原材料采购成本。
产业价值:助力新能源行业绿色高质量发展
在新能源产业追求可持续发展的当下,工业废水处理与有价金属回收已成为企业核心竞争力的重要组成部分。三元前驱体废水作为锂电核心材料生产中的关键废水品类,其处理效果直接关系企业环保合规与成本控制。Tulsimer 镍钴吸附树脂凭借对这类高盐高铵根废水的适配性、强吸附选择性与稳定运行性能,为三元前驱体企业提供了兼顾环保达标与经济收益的可靠解决方案。
未来,随着水处理技术的持续迭代,Tulsimer 镍钴吸附树脂在三元前驱体废水镍钴回收领域的应用将进一步深化。相关技术的推广落地,不仅能帮助企业降本增效,更能推动新能源产业实现资源循环利用与绿色升级,为行业高质量发展注入持久动力。
若需了解 Tulsimer 镍钴吸附树脂更多行业案例、适配场景或实操细节,可进一步交流探讨,共同挖掘工业废水资源化利用的更多可能。
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