碳酸锂行业含铊废水处理现状及发展趋势

罗文忠 陈莲花

（1 赣州市生态环境技术服务中心 江西赣州 341000 2 赣州市生态环境保护综合执法支队 江西赣州 341000）

引言

工业废水指工业生产过程中排放的含有大量有毒物质的废水、污水和废液，具有一定的危害性，是污染水环境的主要元凶。碳酸锂是一种在锂电池、玻璃和陶瓷等领域具有重要用途的化工原料，在其制备过程中会产生大量的含铊（Tl）废水，对环境危害较大，严重影响生态安全。因此，对含铊废水进行处理是目前工业现代化发展急需解决的难题。本文拟结合国内外相关研究成果，对我国碳酸锂工业中的含铊废水进行系统研究，对其处理方法进行深入分析，以期通过安全有效且环保的经济处理，促进我国碳酸锂工业中含铊废水处理技术的进步，从而不断提高工业废水排放质量，有效降低工业废水对环境的污染，促进工业经济的可持续发展，保护生态环境、保障人们生活质量[1]。

1 碳酸锂行业含铊废水处理现状

1.1 含铊废水的来源

在碳酸锂制备中，由于采用了TI 氧化物作催化剂，将其中的一些TI 转化为溶解态的TI，并随污水排入环境，对环境产生了严重的污染。另外，由于冶炼过程中必须对废渣进行多次的清洗处置，对废渣中的TI 进行有效的回收，从而产生大量的废液，因此会排放出大量的含铊污废水。含铊废水与传统的碳酸锂工艺过程中产生的废水有很大区别，TI 含量更高，处理更困难。

1.2 含铊废水处理存在的问题

1.2.1 管理费用高昂

由于含铊废水性质的特殊性，使其处理投资成本较大，管理费用较高。虽然一些新的方法，如电化学方法，正逐步被应用于含铊废水的处理之中，但新的处理方法还不够完善，还存在一些风险。

1.2.2 政策和法律滞后

目前，国内对含铊废水处理的政策和规定还不够完善，也给含铊废水处理造成了困难。

1.2.3 工艺难点

含铊废水中的TI 离子一般含量很低，必须通过有效的工艺来去除。因此，含铊废水的处理工艺相当复杂。

1.2.4 投资费用高

目前，我国所采用的含铊废水处理方法，均需增加装置与加投化学试剂，并且有些处理方法还需进一步完善。而增加装置与加投化学试剂，都要求有很大的资本支撑，因此所有含铊废水处理工艺的投资费用都很高。

1.2.5 TI 废水资源化利用效率较低

目前，对含铊废水的处理都是采用将TI 废水变成固废或经深加工后直接排入环境的方式，使得TI 废水的资源化利用效率较低。因此，若能研究出更好的含铊废水处理技术，对TI 废水加以利用，既可以降低浪费实现循环利用的目的，又可以达到可持续发展的目的[2]。

1.3 现有含铊废水的处理方法

目前，国内外已有多种含铊废水处理方法，如化学析出、电化学、吸附和膜分离等。

1.3.1 化学析出法

化学析出法指在含铊废水中加入一些化学物质，使得这些化学物质与其它物质相结合，生成一种不能溶解的析出物，以除废水的TI。化学析出法使用较多，但也有一些不足之处，如药剂消耗较高易造成二次污染等。

1.3.2 电化学法

电化学法是采用电极反应的理论，使含铊废水中的TI 在电极上经过一系列的氧化-还原过程，并在其表面生成一种难溶解的沉淀物，从而使其在电极表面发生一种特殊的吸附。由于反应速率快，操作简单，因此电化学法是一种新型的有机-无机杂化法。

1.3.3 吸附法

吸附法是采用吸附剂吸附含铊废水中的TI，达到脱除TI 的目的。活性碳是目前应用最广泛的一种吸附材料，在处理含铊废水时表现出了良好的性能。但吸附法处理含铊废水过程的复杂程度和高昂的投资成本，限制了它的广泛使用。

1.3.4 膜分离法

膜分离法是采用半渗透型薄膜将含铊废水分离，以达到除TI 离子的目标。同时，在此基础上，进一步优化滤池结构，使其具有更好的处理效果及稳定性。

1.3.5 小结

不同的处理方式都有其各自的优点和不足，需结合具体的环境条件，选择适当的含铊废水处理方式，并在处理过程中重视其漏洞与不足，以及根据具体条件研究出新的处理方式。同时，针对当下愈加严格的环保政策，企业要与时俱进，不断创新研究废水处理新技术，有效强化废水处理措施，以期取得较佳的处理效果，达到环保目的，为我国实现绿色与可持续发展的战略目标提供有力保障[3]。

2 碳酸锂行业含铊废水处理现状及发展趋势

近年来，我国在政策领域给予了工业废水处理企业发展许多政策支持，为工业废水处理行业提供了良好的发展契机。《国家环境保护“十二五”规划》要求“到2015 年，重点区域内重点重金属污染物排放量比2007 年降低15%，非重点区域重点重金属污染物排放量不超过2007年水平”；《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》明确提出“加强重金属污染防治，对重点防控的重金属污染地区、行业和企业进行集中治理”。

2.1 技术创新

随着科学技术的发展，各种新工艺的出现，如采用纳米材料、生物技术等方法，在减少处理费用的前提下，也实现了对含铊废水的高效处理。同时，也有许多新技术，如氧化还原催化技术、电解杀菌技术等，也能大大提高含铊废水处理的效率。

2.2 合作共赢

为解决工业中含铊废水的处理难题，还需多方合作。如，政府、企业和科研院所之间应加强交流和协作，实现双赢。政府可制定相应的规范，对企业处理含铊废水起到引导作用；企业应加大自己的技术开发力度，促进企业提升含铊废水处理技术；科研院为企业技术创新提供技术支撑，促进我国在含铊废水处理方面的革新与发展。

2.3 绿色发展

在对含铊废水进行处理的同时，也要重视其资源化。TI 是一种稀有的稀土元素，对其进行资源化处理，既能节省能源，又能缓解对环境的压力。因此，在对含铊废水进行处理时，必须对TI进行综合回收[4]。

2.4 未来的研究方向

2.4.1 高效、低成本的处理技术

应用化学沉淀、电化学法、吸附法和膜分离法等技术，并与新的材料和工艺流程相结合，发展出性能更好、操作更简单的含铊废水处理技术，如开发以纳米材料为基础的吸附、电化学反应器等。

2.4.2 废水资源化利用

为解决目前含废水处理技术存在的工艺复杂、投资成本高、废物减少率低等问题，开发出更可持续、经济、环保的废水资源化利用技术，从而达到废水资源化利用、降低二次污染等目的。

2.4.3 智能化处理技术

运用人工智能、大数据等技术，对含铊废水展开监控和预测，实现处理过程的自动化、智能化，同时还可以对问题进行及时的识别和解决，从而提升处理的效率和安全性。

2.4.4 制定出一套标准

与国际、国内有关标准进行比较，根据我国实际情况，制订出一套适合我国实际情况的、有效的、有针对性的含铊废水处理工艺。

2.4.5 科学评估与风险管理

构建一套科学的含铊废水风险评估体系，对风险展开监控与管理，并对其进行及时调整与优化，从而达到对环境保护与社会经济效益的目的。

2.4.6 多项融合

含铊废水处理是一项涉及多领域的系统工程，一方面应以市场为导向，促进我国含铊废水处理技术的市场开发，促进产业可持续发展。在国际上的合作与交流方面，进一步吸收国内外有关的技术和经验，推动我国在处理含铊废水方面的技术创新与发展。应始终坚持“技术创新”的理念，并依靠教育措施、行政手段以及法律条款等方式有效监督工业废水的排放，且确保各生产企业单位能够履行好自身职责，避免再产生新的生态问题。同时，环保单位也需要重视对水污染项目的重视，尤其是对工业生产排放的废水按指标监测加强监测以及对各水源的评价，并进一步强化监测验收力度。另一方面，以高效、经济、环保、可持续为核心，与新的材料、新的工艺和技术手段相结合，进行持续的探索和创新，为含铊废水的处理和资源化利用提供更好的技术支撑和保证[5]。同时，对含铊废水的处理，从技术、标准、法规、管理等方面展开全面的研究与发展，以达到环境保护与可持续发展的目标，达到经济效益与社会效益的良性循环，为我国城市污水处理技术发展提供新思路。

2.5 攻克关键技术

现有的含铊废水处理技术尚存在诸多亟待解决的问题，亟待进一步的研究与开发。

2.5.1 研制新型高效吸附材料

研发出一种能够对含铊废水实现高效脱除的新型吸附材料迫在眉睫，因此发展高选择性、高吸附量的新型吸附剂势在必行。本项目拟开展基于 MOFs、氧化石墨烯和纳米复合材料等新型吸附剂的设计与制备。对传统的吸附材料进行表面修饰，或与其它材料结合，以增加其吸附容量和选择性，如活性炭添加改性剂后的深度处理方法。以微生物为代表的生物能在水中吸附TI，是一种有效的处理方法，可在此基础上建立吸附动力学、热力学及等温线等数学模型，为吸附工艺的设计与优化提供理论依据，同时综合考虑成本、可行性和安全性等因素，并对其处理效果进行评价。

2.5.2 优化电化学反应装置

对电化学反应装置进行结构与性质的优化，以增强其在环境中的稳定性与抗腐蚀能力，并探索发展高效、稳定、可再生的新电极材料，为实现对含铊废水的高效安全处理提供理论依据。拟对氧化铟锡、碳纳米管和导电聚合物等新型电极材料进行系统的研究，并将其用于处理含铊废水，发现这些材料具有较大的比表面积、较好的导电性和较小的极化度，能够显著提升电极的吸附能力、反应速度和循环稳定性。如，可通过对电极结构的调控，实现对电极反应区域、流动形态及传质过程的调控，进而提升电极反应效率及稳定性；可通过对反应过程中电流密度、电解质浓度、温度等因素的影响，实现对反应过程的有效调控；可通过对电解质溶液的合理选用，在确保该反应器稳定、可持续运行的前提下，有效提升其催化性能，增加其吸附能力。因此，在此基础上，综合考虑该工艺的成本、可行性和安全性等因素，并对其处理结果进行评估，实现对含铊废水的高效、稳定、可持续处理。

2.5.3 改善膜分离工艺

要解决目前膜分离技术处理含铊废水所面临的高成本、高膜污染等问题，必须对其进行改造，并对新型膜材料、反渗透技术等进行研发，以提升其经济效益和可行性。

2.5.4 研制智能控制器

拟采用人工智能、大数据等技术对含铊废水进行智能处理与监测，实现污水的自动化、智能化、精细化运行。

2.5.5 发展污水处理工艺拟开展含铊废水资源化处理，实现其资源化，制备可再生的铊和锂资源。

2.5.6 研究和开发环境保护装备

为降低二次污染，研究开发环境保护装备。

2.5.7 制订污水处理标准

根据我国实际情况，制定出一套适合我国实际情况的污水处理标准，并加大实施力度，使污水处理更加规范、科学。

结语

近年来，随着国家环保要求的逐渐严格，废水处理厂对废水的处理标准不断提高，且废水处理规模随着社会经济发展逐年扩大，国内废水处理量呈持续走高趋势。综上所述，通过对当前国内含铊废水处理现状的分析、关键技术的突破研究，严格履行国内环保政策法律法规，做好企业排水排污工作，可进一步提升我国含铊污染废水处理的效能与水平，推动我国含铊废水处理的发展，并能在有效提升企业效能、工业发展的基础上，有利地保证我国环保事业的稳步发展[6]。但在碳酸锂生产过程中，含铊废水的处理是一项长期而复杂的系统工程，要在这一领域有所突破，还需要政府、企业和科研院所等多方面的合作，走技术创新、合作共赢、绿色发展的道路，才能使含铊废水的处理达到可持续发展目标的要求，为国家的环保事业发展作出应有的贡献。