一种锂电池NMP清洗废液的回收方法与流程

一种锂电池nmp清洗废液的回收方法
技术领域
1.本发明涉及锂电池技术领域，涉及nmp清洗废液，具体涉及一种锂电池nmp清洗废液的回收方法。

背景技术：

2.nmp(n-甲基吡咯烷酮)是一种无透明液体，化学稳定性和热稳定性好，极性高，挥发性低，能与水及许多有机溶剂无限混溶，是最常用且非常重要的锂离子电池辅材之一。在锂离子电池前段配料过程中被普遍使用的溶剂，其作为pvdf溶剂，参与浆料分散，形成介质均匀，在一定粘度范围内长时间保持稳定的浆料，在涂布阶段其作为浆料的主要液体载体，在涂布烘烤阶段，nmp承担造孔功能。另外，nmp是一种较好的极性溶剂，常常用作清洗剂，尤其是在锂离子电池生产过程中用作清洗剂和印刷电路板及电子器件的清洗剂。
3.nmp作为锂离子电池电解液溶剂，在使用的过程中，其纯度对于锂离子电池的性能影响是较大的，众所周知，nmp有工业级产品和电子级产品，nmp的纯度品质对于锂离子电池的电解液及其性能有较大的影响，如nmp纯度品质低(如可直接造成pvdf在分散时发生非溶解性分离反应，pvdf析出，影响浆料的稳定性和分散效果；与锂进行反应导致电化学性能降低；出现安全问题等)会影响锂离子电池的充放电、循环效率、可逆比容量等性能，而nmp纯度品质每提升0.01％对于提升锂离子电池的整体性能是有较大影响的。nmp通过常规的精馏生产，但常规的nmp精馏可以将nmp的品质纯度得到一定的提升，在此基础上仍然还存在着一定含量的杂质，如水(nmp易吸水)、gbl、nmp的同系物等，而这些杂质与nmp的沸点相近，如通过常规的增加精馏塔塔高等方式是无法进行分离的，在此基础上再进行提纯难度非常大，尤其是制备生产电子级(99.99％)nmp，对其系统及工艺设计要求是一种严峻的挑战。
4.而在锂电池生产过程中，切换型号或材料或定期清洗时，管道，模头，分散釜，搅拌罐等均需要nmp进行清洗，该类nmp清洗废液中，主要含有磷酸铁锂，导电剂，粘结剂，分散剂等固体，与回收塔内收集的nmp清洗废液不同，在锂电池企业，一般以极低的价格(废料)卖给处理厂，造成了大量的资源浪费，也导致后续污水处理的负荷和难度增加。

技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明提供了一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，不引入新的物质，处理nmp清洗废液的固含量范围广，提取的nmp纯度高，工艺流程简单，成本低廉，可作为化工厂制备高纯度nmp的前处理。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，包括以下步骤：
8.1)配置絮凝溶液：在水中加入絮凝剂，调节ph，搅拌均匀得到絮凝溶液；
9.2)nmp清洗废液絮凝：向nmp清洗废液中分批次加入步骤1)得到的絮凝溶液，搅拌一段时间；
10.3)固液分离：步骤2)絮凝后的废液经固液分离，滤液再进行过滤净化，得到nmp水
溶液。
11.在本发明中，本发明采用的絮凝剂，可实现不引入新的物质，使得本发明处理nmp清洗废液的固含量范围较广，涵盖了0-30％。
12.通过本发明的方法回收得到的nmp溶液的纯度高，可达到80％，同时提取率也较高。
13.作为本发明的一种优选方案，步骤1)中，水为去离子水，去离子水与絮凝剂的质量比为：20:1-5，ph调节至6.0-8.0，搅拌时间为0.5-4h。
14.作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，絮凝溶液的加入量为nmp清洗废液质量的0.1-0.4倍，搅拌时间为0.5-4h。
15.作为本发明的一种优选方案，步骤1)与步骤2)中，搅拌的转速为0-500r/min，线速度≤5m/min。
16.作为本发明的一种优选方案，所述的固液分离包括压滤、圆盘片网过滤、刮刀过滤、管道式过滤或一次性过滤器过滤的至少一种或几种。
17.作为本发明的一种优选方案，所述nmp清液废液的固含量为0-30％。
18.作为本发明的一种优选方案，步骤2)与步骤3)可重复多次。
19.作为本发明的一种优选方案，所述的絮凝剂选自聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硅酸铝铁、硫酸铝、明矾、硫酸铝钾、高铁酸钾、三氯化铁、硫酸亚铁、氯化镁、氯化钙、硅酸镁铝或氯化亚铁的至少一种或几种。
20.作为本发明的一种优选方案，固液分离采用压滤机压滤，压滤机所用的滤布目数为300-1000目。
21.作为本发明的一种优选方案，步骤3)中，所述过滤净化时，过滤器的目数为0.1-50μm。
22.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
23.1)本发明的絮凝溶液制备方法简单，操作简单，对设备无特殊要求，且一般锂电厂均配备有水处理用的压滤机，易产业化；
24.2)本发明采用的絮凝剂，可实现不引入新的物质，处理nmp固含量范围较广，涵盖0-30％；
25.3)本发明方法提取得到的nmp纯度高，可以达到80％，同时提取率也高达80％；
26.4)本发明方法分离得到的nmp，相比较原有的废液，可提升价格7倍；同时固体分离物质主含磷酸铁锂、导电剂，也可供给锂电回收厂，提升至原有废液的2倍。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.本发明中所用的原料，均可从市场购得。
29.实施例1
30.本实施例提供了一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，包括以下步骤：
31.(1)在搅拌罐中，加入200kg去离子水，在低速搅拌条件下加入10kg的聚合氯化铝，调节ph值至6，低速搅拌0.5h，得到絮凝溶液；其中：低速搅拌转速为25r/min，线速度≤5m/min。
32.(2)在搅拌罐中，加入nmp清洗废液500kg，分批次加入200kg絮凝溶液，低速搅拌0.5h；其中：nmp清洗废液固含量在0-30％，低速搅拌转速为25r/min，线速度≤5m/min。
33.(3)将絮凝后的nmp废液用动力压入压滤机，滤液再经过一次性过滤器过滤净化，得到澄清nmp水溶液。其中：压滤机压滤布材质具备耐腐蚀，如涤纶材质，目数1000目，净化过滤器1μm。
34.实施例2
35.本实施例提供了一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，包括以下步骤：
36.(1)在搅拌罐中，加入200kg去离子水，在低速搅拌条件下加入50kg的聚合氯化铝，添加碱，调节ph值至6.5，低速搅拌4h，得到絮凝溶液，其中：低速搅拌转速为50r/min，线速度≤5m/min。
37.(2)在搅拌罐中，加入nmp清洗废液500kg，分批次加入50kg絮凝溶液，低速搅拌4h；其中：nmp清洗废液固含量在0-30％，低速搅拌转速为75r/min，线速度≤5m/min。
38.(3)将絮凝后的nmp废液用隔膜泵压入压滤机，得到nmp滤液。其中：压滤机压滤布材质为涤纶，目数1000目，净化过滤器目数1μm。
39.(4)在搅拌罐中，加入步骤(3)中的滤液，分批次加入10kg的絮凝溶液，低速搅拌4h；其中：低速搅拌转速为75r/min，线速度≤5m/min。
40.(5)将再次絮凝处理后的nmp滤液用动力压入压滤机，滤液再经过过滤净化，得到澄清nmp水溶液。其中：净化过滤器耐腐蚀，精度为1μm。
41.实施例3
42.本实施例提供了一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，包括以下步骤：
43.(1)在搅拌罐中，加入200kg去离子水，在低速搅拌条件下加入10kg的三氯化铁，调节ph值至8，低速搅拌4h，得到絮凝溶液，其中：低速搅拌转速为100r/min，线速度≤5m/min。
44.(2)在搅拌罐中，加入nmp清洗废液500kg，分批次加入100kg絮凝溶液，低速搅拌2h；其中：nmp清洗废液固含量在0-30％，低速搅拌转速为75r/min，线速度≤5m/min；
45.(3)将絮凝后的nmp废液用动力压入压滤机，滤液再经过过滤净化，得到澄清nmp水溶液。其中：压滤机压滤布材质为涤纶，目数1000目，净化过滤器1μm。
46.实施例4
47.本实施例提供了一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，包括以下步骤：
48.(1)在搅拌罐中，加入200kg去离子水，在低速搅拌条件下加入30kg的聚合氯化铝，调节ph值至6，低速搅拌3h，得到絮凝溶液，其中：低速搅拌转速为15r/min，线速度≤5m/min。
49.(2)在搅拌罐中，加入nmp清洗废液500kg，分批次加入75kg絮凝溶液，低速搅拌2h；其中：nmp清洗废液固含量在0-30％，低速搅拌转速为低速搅拌转速为55r/min，线速度≤5m/min。
50.(3)将絮凝后的nmp废液用振动筛进行过滤，滤液再经过过滤净化，得到澄清nmp水溶液。其中：振动筛滤网为不锈钢材质，目数150目，净化过滤器1μm。
51.实施例5
52.本实施例提供了一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，包括以下步骤：
53.(1)在搅拌罐中，加入200kg去离子水，在低速搅拌条件下加入20kg的聚合氯化铝和10kg的三氯化铁，调节ph值至7，低速搅拌3h，得到絮凝溶液，其中：低速搅拌转速为100r/min，线速度≤5m/min。
54.(2)在搅拌罐中，加入nmp清洗废液500kg，分批次加入150kg絮凝溶液，低速搅拌2.5h；其中：nmp清洗废液固含量在0-30％，低速搅拌转速为低速搅拌转速为65r/min，线速度≤5m/min。
55.(3)将絮凝后的nmp废液用动力压入压滤机，滤液再经过过滤净化，得到澄清nmp水溶液。其中：压滤机压滤布材质为涤纶，目数1000目，净化过滤器1μm。
56.对比例1(絮凝体高速搅拌)：
57.对比例1与实施1的区别在于，絮凝体配置时，采用高速搅拌，搅拌速度1000r/min，线速度≥5m/min，其余相同。
58.对比例2(固液分离第一步直接采用低固体容纳的过滤器)
59.对比例2与实施例1的区别在于，在固液分离时，采用一次性过滤器过滤。
60.对比例3(未絮凝，直接固液分离)
61.对比例3与实施1的区别在于不进行絮凝，直接压滤过滤，其余完全相同。
62.分别采用实施例1-5和对比例1-3，处理nmp清洗废液的情况对比见表1：
63.表1.检测结果：
64.提取指标固液分离纯度提取率实施例1不堵网83％81.8％实施例2不堵网82.6％81.6％实施例3不堵网82.1％82.1％实施例4不堵网81.8％80.8％实施例5不堵网82.3％81.3％对比例1不堵网60.5％60.5％对比例2堵网/0％对比例3不堵网/0％
65.由表1可以看出，通过比较对比例1和实施例1-5的数据可以看出，采用本发明的方法，提取的nmp纯度高，nmp固液提取率也高；通过比较对比例2和实施例1-5的数据可以看出，采用本发明的方法，固液分离时，处理量大，不堵网；通过比较对比例3和实施例1-5的数据可以看出，采用本发明的方法，固液分离时，固体与nmp能实现快速分离，可实现nmp和固体价值的共同体现。
66.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

技术特征：

1.一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配置絮凝溶液：在水中加入絮凝剂，调节ph，搅拌均匀得到絮凝溶液；2)nmp清洗废液絮凝：向nmp清洗废液中分批次加入步骤1)得到的絮凝溶液，搅拌一段时间；3)固液分离：步骤2)絮凝后的废液经固液分离，滤液再进行过滤净化，得到nmp水溶液。2.根据权利要求1所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，步骤1)中，水为去离子水，去离子水与絮凝剂的质量比为：20:1-5，ph调节至6.0-8.0，搅拌时间为0.5-4h。3.根据权利要求1所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，步骤2)中，絮凝溶液的加入量为nmp清洗废液质量的0.1-0.4倍，搅拌时间为0.5-4h。4.根据权利要求1所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，步骤1)与步骤2)中，搅拌的转速为0-500r/min，线速度≤5m/min。5.根据权利要求1所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，所述的固液分离包括压滤、圆盘片网过滤、刮刀过滤、管道式过滤或一次性过滤器过滤的至少一种或几种。6.根据权利要求1所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，所述nmp清液废液的固含量为0-30％。7.根据权利要求1所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，步骤2)与步骤3)可重复多次。8.根据权利要求1-7任一项所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，所述的絮凝剂选自聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚合硅酸铝铁、硫酸铝、明矾、硫酸铝钾、高铁酸钾、三氯化铁、硫酸亚铁、氯化镁、氯化钙、硅酸镁铝或氯化亚铁的至少一种或几种。9.根据权利要求5所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，固液分离采用压滤机压滤，压滤机所用的滤布目数为300-1000目。10.根据权利要求1所述的一种锂电池nmp清洗废液的回收方法，其特征在于，步骤3)中，所述过滤净化时，过滤器的目数为0.1-50μm。

技术总结

本发明公开了一种锂电池NMP清洗废液的回收方法，包括絮凝溶液的配置、NMP废液絮凝、固液分离。本发明中的絮凝溶液，可以絮凝NMP清洗废液中的导电剂、主材，通过固液分离，实现从NMP清洗废液中，提取澄清的NMP，该提取的NMP中除含有少量的水份，部分盐类物质，原有NMP不发生变质，不影响化工厂的提纯。本发明，工艺流程简单，成本低廉，可作为化工厂制备高纯度NMP的前处理。前处理。