碳酸鋰行業含鉈廢水處理現狀及發展趨勢

羅文忠 陳蓮花

（1 贛州市生態環境技術服務中心 江西贛州 341000 2 贛州市生態環境保護綜合執法支隊 江西贛州 341000）

引言

工業廢水指工業生產過程中排放的含有大量有毒物質的廢水、污水和廢液，具有一定的危害性，是污染水環境的主要元兇。碳酸鋰是一種在鋰電池、玻璃和陶瓷等領域具有重要用途的化工原料，在其制備過程中會產生大量的含鉈（Tl）廢水，對環境危害較大，嚴重影響生態安全。因此，對含鉈廢水進行處理是目前工業現代化發展急需解決的難題。本文擬結合國內外相關研究成果，對我國碳酸鋰工業中的含鉈廢水進行系統研究，對其處理方法進行深入分析，以期通過安全有效且環保的經濟處理，促進我國碳酸鋰工業中含鉈廢水處理技術的進步，從而不斷提高工業廢水排放質量，有效降低工業廢水對環境的污染，促進工業經濟的可持續發展，保護生態環境、保障人們生活質量[1]。

1 碳酸鋰行業含鉈廢水處理現狀

1.1 含鉈廢水的來源

在碳酸鋰制備中，由于采用了TI 氧化物作催化劑，將其中的一些TI 轉化為溶解態的TI，并隨污水排入環境，對環境產生了嚴重的污染。另外，由于冶煉過程中必須對廢渣進行多次的清洗處置，對廢渣中的TI 進行有效的回收，從而產生大量的廢液，因此會排放出大量的含鉈污廢水。含鉈廢水與傳統的碳酸鋰工藝過程中產生的廢水有很大區別，TI 含量更高，處理更困難。

1.2 含鉈廢水處理存在的問題

1.2.1 管理費用高昂

由于含鉈廢水性質的特殊性，使其處理投資成本較大，管理費用較高。雖然一些新的方法，如電化學方法，正逐步被應用于含鉈廢水的處理之中，但新的處理方法還不夠完善，還存在一些風險。

1.2.2 政策和法律滯后

目前，國內對含鉈廢水處理的政策和規定還不夠完善，也給含鉈廢水處理造成了困難。

1.2.3 工藝難點

含鉈廢水中的TI 離子一般含量很低，必須通過有效的工藝來去除。因此，含鉈廢水的處理工藝相當復雜。

1.2.4 投資費用高

目前，我國所采用的含鉈廢水處理方法，均需增加裝置與加投化學試劑，并且有些處理方法還需進一步完善。而增加裝置與加投化學試劑，都要求有很大的資本支撐，因此所有含鉈廢水處理工藝的投資費用都很高。

1.2.5 TI 廢水資源化利用效率較低

目前，對含鉈廢水的處理都是采用將TI 廢水變成固廢或經深加工后直接排入環境的方式，使得TI 廢水的資源化利用效率較低。因此，若能研究出更好的含鉈廢水處理技術，對TI 廢水加以利用，既可以降低浪費實現循環利用的目的，又可以達到可持續發展的目的[2]。

1.3 現有含鉈廢水的處理方法

目前，國內外已有多種含鉈廢水處理方法，如化學析出、電化學、吸附和膜分離等。

1.3.1 化學析出法

化學析出法指在含鉈廢水中加入一些化學物質，使得這些化學物質與其它物質相結合，生成一種不能溶解的析出物，以除廢水的TI。化學析出法使用較多，但也有一些不足之處，如藥劑消耗較高易造成二次污染等。

1.3.2 電化學法

電化學法是采用電極反應的理論，使含鉈廢水中的TI 在電極上經過一系列的氧化-還原過程，并在其表面生成一種難溶解的沉淀物，從而使其在電極表面發生一種特殊的吸附。由于反應速率快，操作簡單，因此電化學法是一種新型的有機-無機雜化法。

1.3.3 吸附法

吸附法是采用吸附劑吸附含鉈廢水中的TI，達到脫除TI 的目的。活性碳是目前應用最廣泛的一種吸附材料，在處理含鉈廢水時表現出了良好的性能。但吸附法處理含鉈廢水過程的復雜程度和高昂的投資成本，限制了它的廣泛使用。

1.3.4 膜分離法

膜分離法是采用半滲透型薄膜將含鉈廢水分離，以達到除TI 離子的目標。同時，在此基礎上，進一步優化濾池結構，使其具有更好的處理效果及穩定性。

1.3.5 小結

不同的處理方式都有其各自的優點和不足，需結合具體的環境條件，選擇適當的含鉈廢水處理方式，并在處理過程中重視其漏洞與不足，以及根據具體條件研究出新的處理方式。同時，針對當下愈加嚴格的環保政策，企業要與時俱進，不斷創新研究廢水處理新技術，有效強化廢水處理措施，以期取得較佳的處理效果，達到環保目的，為我國實現綠色與可持續發展的戰略目標提供有力保障[3]。

2 碳酸鋰行業含鉈廢水處理現狀及發展趨勢

近年來，我國在政策領域給予了工業廢水處理企業發展許多政策支持，為工業廢水處理行業提供了良好的發展契機。《國家環境保護“十二五”規劃》要求“到2015 年，重點區域內重點重金屬污染物排放量比2007 年降低15%，非重點區域重點重金屬污染物排放量不超過2007年水平”；《國務院關于加強環境保護重點工作的意見》明確提出“加強重金屬污染防治，對重點防控的重金屬污染地區、行業和企業進行集中治理”。

2.1 技術創新

隨著科學技術的發展，各種新工藝的出現，如采用納米材料、生物技術等方法，在減少處理費用的前提下，也實現了對含鉈廢水的高效處理。同時，也有許多新技術，如氧化還原催化技術、電解殺菌技術等，也能大大提高含鉈廢水處理的效率。

2.2 合作共贏

為解決工業中含鉈廢水的處理難題，還需多方合作。如，政府、企業和科研院所之間應加強交流和協作，實現雙贏。政府可制定相應的規范，對企業處理含鉈廢水起到引導作用；企業應加大自己的技術開發力度，促進企業提升含鉈廢水處理技術；科研院為企業技術創新提供技術支撐，促進我國在含鉈廢水處理方面的革新與發展。

2.3 綠色發展

在對含鉈廢水進行處理的同時，也要重視其資源化。TI 是一種稀有的稀土元素，對其進行資源化處理，既能節省能源，又能緩解對環境的壓力。因此，在對含鉈廢水進行處理時，必須對TI進行綜合回收[4]。

2.4 未來的研究方向

2.4.1 高效、低成本的處理技術

應用化學沉淀、電化學法、吸附法和膜分離法等技術，并與新的材料和工藝流程相結合，發展出性能更好、操作更簡單的含鉈廢水處理技術，如開發以納米材料為基礎的吸附、電化學反應器等。

2.4.2 廢水資源化利用

為解決目前含廢水處理技術存在的工藝復雜、投資成本高、廢物減少率低等問題，開發出更可持續、經濟、環保的廢水資源化利用技術，從而達到廢水資源化利用、降低二次污染等目的。

2.4.3 智能化處理技術

運用人工智能、大數據等技術，對含鉈廢水展開監控和預測，實現處理過程的自動化、智能化，同時還可以對問題進行及時的識別和解決，從而提升處理的效率和安全性。

2.4.4 制定出一套標準

與國際、國內有關標準進行比較，根據我國實際情況，制訂出一套適合我國實際情況的、有效的、有針對性的含鉈廢水處理工藝。

2.4.5 科學評估與風險管理

構建一套科學的含鉈廢水風險評估體系，對風險展開監控與管理，并對其進行及時調整與優化，從而達到對環境保護與社會經濟效益的目的。

2.4.6 多項融合

含鉈廢水處理是一項涉及多領域的系統工程，一方面應以市場為導向，促進我國含鉈廢水處理技術的市場開發，促進產業可持續發展。在國際上的合作與交流方面，進一步吸收國內外有關的技術和經驗，推動我國在處理含鉈廢水方面的技術創新與發展。應始終堅持“技術創新”的理念，并依靠教育措施、行政手段以及法律條款等方式有效監督工業廢水的排放，且確保各生產企業單位能夠履行好自身職責，避免再產生新的生態問題。同時，環保單位也需要重視對水污染項目的重視，尤其是對工業生產排放的廢水按指標監測加強監測以及對各水源的評價，并進一步強化監測驗收力度。另一方面，以高效、經濟、環保、可持續為核心，與新的材料、新的工藝和技術手段相結合，進行持續的探索和創新，為含鉈廢水的處理和資源化利用提供更好的技術支撐和保證[5]。同時，對含鉈廢水的處理，從技術、標準、法規、管理等方面展開全面的研究與發展，以達到環境保護與可持續發展的目標，達到經濟效益與社會效益的良性循環，為我國城市污水處理技術發展提供新思路。

2.5 攻克關鍵技術

現有的含鉈廢水處理技術尚存在諸多亟待解決的問題，亟待進一步的研究與開發。

2.5.1 研制新型高效吸附材料

研發出一種能夠對含鉈廢水實現高效脫除的新型吸附材料迫在眉睫，因此發展高選擇性、高吸附量的新型吸附劑勢在必行。本項目擬開展基于 MOFs、氧化石墨烯和納米復合材料等新型吸附劑的設計與制備。對傳統的吸附材料進行表面修飾，或與其它材料結合，以增加其吸附容量和選擇性，如活性炭添加改性劑后的深度處理方法。以微生物為代表的生物能在水中吸附TI，是一種有效的處理方法，可在此基礎上建立吸附動力學、熱力學及等溫線等數學模型，為吸附工藝的設計與優化提供理論依據，同時綜合考慮成本、可行性和安全性等因素，并對其處理效果進行評價。

2.5.2 優化電化學反應裝置

對電化學反應裝置進行結構與性質的優化，以增強其在環境中的穩定性與抗腐蝕能力，并探索發展高效、穩定、可再生的新電極材料，為實現對含鉈廢水的高效安全處理提供理論依據。擬對氧化銦錫、碳納米管和導電聚合物等新型電極材料進行系統的研究，并將其用于處理含鉈廢水，發現這些材料具有較大的比表面積、較好的導電性和較小的極化度，能夠顯著提升電極的吸附能力、反應速度和循環穩定性。如，可通過對電極結構的調控，實現對電極反應區域、流動形態及傳質過程的調控，進而提升電極反應效率及穩定性；可通過對反應過程中電流密度、電解質濃度、溫度等因素的影響，實現對反應過程的有效調控；可通過對電解質溶液的合理選用，在確保該反應器穩定、可持續運行的前提下，有效提升其催化性能，增加其吸附能力。因此，在此基礎上，綜合考慮該工藝的成本、可行性和安全性等因素，并對其處理結果進行評估，實現對含鉈廢水的高效、穩定、可持續處理。

2.5.3 改善膜分離工藝

要解決目前膜分離技術處理含鉈廢水所面臨的高成本、高膜污染等問題，必須對其進行改造，并對新型膜材料、反滲透技術等進行研發，以提升其經濟效益和可行性。

2.5.4 研制智能控制器

擬采用人工智能、大數據等技術對含鉈廢水進行智能處理與監測，實現污水的自動化、智能化、精細化運行。

2.5.5 發展污水處理工藝擬開展含鉈廢水資源化處理，實現其資源化，制備可再生的鉈和鋰資源。

2.5.6 研究和開發環境保護裝備

為降低二次污染，研究開發環境保護裝備。

2.5.7 制訂污水處理標準

根據我國實際情況，制定出一套適合我國實際情況的污水處理標準，并加大實施力度，使污水處理更加規范、科學。

結語

近年來，隨著國家環保要求的逐漸嚴格，廢水處理廠對廢水的處理標準不斷提高，且廢水處理規模隨著社會經濟發展逐年擴大，國內廢水處理量呈持續走高趨勢。綜上所述，通過對當前國內含鉈廢水處理現狀的分析、關鍵技術的突破研究，嚴格履行國內環保政策法律法規，做好企業排水排污工作，可進一步提升我國含鉈污染廢水處理的效能與水平，推動我國含鉈廢水處理的發展，并能在有效提升企業效能、工業發展的基礎上，有利地保證我國環保事業的穩步發展[6]。但在碳酸鋰生產過程中，含鉈廢水的處理是一項長期而復雜的系統工程，要在這一領域有所突破，還需要政府、企業和科研院所等多方面的合作，走技術創新、合作共贏、綠色發展的道路，才能使含鉈廢水的處理達到可持續發展目標的要求，為國家的環保事業發展作出應有的貢獻。