[发明专利]利用微生物电解池从钴酸锂中“一步式”回收单质钴的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物电化学技术领域，具体地说是利用微生物电解池从钴酸锂中“一步式”回收单质钴的方法。

背景技术

微生物电解池(Microbial Electrolysis Cells, MECs)是由电源、阳极室、阳极电极、阴极室、阴极电极、质子交换膜、外电路组成。与微生物燃料电池不同，微生物电解池阴极和阳极发生反应的吉普斯自由能大于零，不能自然发生，需要输入一定的电压或能量才能进行反应。利用微生物电解池阴极室的质子和电子，可合成出有价值化学品，因此兼具阳极有机污染物处理与阴极有价值化学品合成的双重功效，具有清洁、高效、可持续的特点，显示出较好的应用前景。

钴是生产锂离子电池的重要稀有金属，在电池中含量达15-20%。随着锂离子电池的大量生产和广泛使用，其带来的环境问题也日益严重。同时，我国又是锂离子电池的最大生产、消费和出口国，占全球份额1/3以上，对钴的需求也最为迫切。清洁、高效地回收废旧锂离子电池中稀有金属钴，不仅有效解决电池污染，而且资源化利用废弃物，具有明显的环境效益、经济效益和社会效益。

钴在锂离子电池中以钴酸锂(LiCoO₂)存在，目前的回收方法主要包括物理的、化学的、生物等过程将其从固相浸出到液相，及随后的由液相到固相的“二步式”或“多步式”提取过程，具有能耗和成本高、二次污染、副产物多、周期长、效能低、工艺繁琐等缺点。因此，寻求短程的材料化制备与钴酸锂资源化利用相结合技术，是人们关注的热点。

发明内容

本发明提供了一种清洁、高效的从钴酸锂中“一步式”回收单质钴的微生物电解池技术。

本发明采用的技术方案如下：

利用微生物电解池从钴酸锂中“一步式”回收单质钴的方法，是在微生物电解池的阳极和阴极两端连接电阻15-50 Ω，施加电压0.2-0.7 V。

在微生物电解池的阴极室加入盐酸等无机酸溶液，阴极电极为碳毡等石墨材料，钴酸锂加入量 ≤ 100 g/L (w/v)，钴酸锂粒度8~9 μm，钴酸锂颗粒附着在阴极石墨材料表面。

在微生物电解池的阳极室，装有电化学活性微生物以及阳极液，阳极电极为石墨材料。

所述阳极室接种污水处理厂澄清池污泥作为电化学活性微生物。

所述澄清池污泥的pH: 6.8-7.0；电导率: 0.80-0.93 mS/cm；悬浮性固形物: 30-35 g/L；化学需氧量(COD): 150-300 mg/L。