羅文忠 陳蓮花

（1 贛州市生態(tài)環(huán)境技術服務中心 江西贛州 341000 2 贛州市生態(tài)環(huán)境保護綜合執(zhí)法支隊 江西贛州 341000）

引言

工業(yè)廢水指工業(yè)生產(chǎn)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(huán)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(chǎn)生大量的含鉈（Tl）廢水，對環(huán)境危害較大，嚴重影響生態(tài)安全。因此，對含鉈廢水進行處理是目前工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展急需解決的難題。本文擬結合國內(nèi)外相關研究成果，對我國碳酸鋰工業(yè)中的含鉈廢水進行系統(tǒng)研究，對其處理方法進行深入分析，以期通過安全有效且環(huán)保的經(jīng)濟處理，促進我國碳酸鋰工業(yè)中含鉈廢水處理技術的進步，從而不斷提高工業(yè)廢水排放質量，有效降低工業(yè)廢水對環(huán)境的污染，促進工業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境、保障人們生活質量[1]。

1 碳酸鋰行業(yè)含鉈廢水處理現(xiàn)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(tài)的TI，并隨污水排入環(huán)境，對環(huán)境產(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)的碳酸鋰工藝過程中產(chǎn)生的廢水有很大區(qū)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(nèi)對含鉈廢水處理的政策和規(guī)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(jīng)深加工后直接排入環(huán)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(xiàn)循環(huán)利用的目的，又可以達到可持續(xù)發(fā)展的目的[2]。

1.3 現(xiàn)有含鉈廢水的處理方法

目前，國內(nèi)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?；瘜W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(jīng)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(fā)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?；钚蕴际悄壳皯米顝V泛的一種吸附材料，在處理含鉈廢水時表現(xiàn)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(yōu)化濾池結構，使其具有更好的處理效果及穩(wěn)定性。

1.3.5 小結

不同的處理方式都有其各自的優(yōu)點和不足，需結合具體的環(huán)境條件，選擇適當?shù)暮B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(jù)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(huán)保政策，企業(yè)要與時俱進，不斷創(chuàng)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(huán)保目的，為我國實現(xiàn)綠色與可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標提供有力保障[3]。

2 碳酸鋰行業(yè)含鉈廢水處理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

近年來，我國在政策領域給予了工業(yè)廢水處理企業(yè)發(fā)展許多政策支持，為工業(yè)廢水處理行業(yè)提供了良好的發(fā)展契機?！秶噎h(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》要求“到2015 年，重點區(qū)域內(nèi)重點重金屬污染物排放量比2007 年降低15%，非重點區(qū)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(huán)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(qū)、行業(yè)和企業(yè)進行集中治理”。

2.1 技術創(chuàng)新

隨著科學技術的發(fā)展，各種新工藝的出現(xiàn)，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(xiàn)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(yè)中含鉈廢水的處理難題，還需多方合作。如，政府、企業(yè)和科研院所之間應加強交流和協(xié)作，實現(xiàn)雙贏。政府可制定相應的規(guī)范，對企業(yè)處理含鉈廢水起到引導作用；企業(yè)應加大自己的技術開發(fā)力度，促進企業(yè)提升含鉈廢水處理技術；科研院為企業(yè)技術創(chuàng)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(fā)展。

2.3 綠色發(fā)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(jié)省能源，又能緩解對環(huán)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(fā)展出性能更好、操作更簡單的含鉈廢水處理技術，如開發(fā)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(fā)出更可持續(xù)、經(jīng)濟、環(huán)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(shù)據(jù)等技術，對含鉈廢水展開監(jiān)控和預測，實現(xiàn)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(nèi)有關標準進行比較，根據(jù)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(jiān)控與管理，并對其進行及時調整與優(yōu)化，從而達到對環(huán)境保護與社會經(jīng)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(tǒng)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(fā)，促進產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在國際上的合作與交流方面，進一步吸收國內(nèi)外有關的技術和經(jīng)驗，推動我國在處理含鉈廢水方面的技術創(chuàng)新與發(fā)展。應始終堅持“技術創(chuàng)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(jiān)督工業(yè)廢水的排放，且確保各生產(chǎn)企業(yè)單位能夠履行好自身職責，避免再產(chǎn)生新的生態(tài)問題。同時，環(huán)保單位也需要重視對水污染項目的重視，尤其是對工業(yè)生產(chǎn)排放的廢水按指標監(jiān)測加強監(jiān)測以及對各水源的評價，并進一步強化監(jiān)測驗收力度。另一方面，以高效、經(jīng)濟、環(huán)保、可持續(xù)為核心，與新的材料、新的工藝和技術手段相結合，進行持續(xù)的探索和創(chuàng)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(guī)、管理等方面展開全面的研究與發(fā)展，以達到環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展的目標，達到經(jīng)濟效益與社會效益的良性循環(huán)，為我國城市污水處理技術發(fā)展提供新思路。

2.5 攻克關鍵技術

現(xiàn)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(fā)。

2.5.1 研制新型高效吸附材料

研發(fā)出一種能夠對含鉈廢水實現(xiàn)高效脫除的新型吸附材料迫在眉睫，因此發(fā)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(tǒng)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(shù)學模型，為吸附工藝的設計與優(yōu)化提供理論依據(jù)，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(yōu)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(yōu)化，以增強其在環(huán)境中的穩(wěn)定性與抗腐蝕能力，并探索發(fā)展高效、穩(wěn)定、可再生的新電極材料，為實現(xiàn)對含鉈廢水的高效安全處理提供理論依據(jù)。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(tǒng)的研究，并將其用于處理含鉈廢水，發(fā)現(xiàn)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(huán)穩(wěn)定性。如，可通過對電極結構的調控，實現(xiàn)對電極反應區(qū)域、流動形態(tài)及傳質過程的調控，進而提升電極反應效率及穩(wěn)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(xiàn)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(wěn)定、可持續(xù)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(xiàn)對含鉈廢水的高效、穩(wěn)定、可持續(xù)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(fā)，以提升其經(jīng)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(shù)據(jù)等技術對含鉈廢水進行智能處理與監(jiān)測，實現(xiàn)污水的自動化、智能化、精細化運行。

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

2.5.6 研究和開發(fā)環(huán)境保護裝備

為降低二次污染，研究開發(fā)環(huán)境保護裝備。

2.5.7 制訂污水處理標準

根據(jù)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(guī)范、科學。

結語

近年來，隨著國家環(huán)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(guī)模隨著社會經(jīng)濟發(fā)展逐年擴大，國內(nèi)廢水處理量呈持續(xù)走高趨勢。綜上所述，通過對當前國內(nèi)含鉈廢水處理現(xiàn)狀的分析、關鍵技術的突破研究，嚴格履行國內(nèi)環(huán)保政策法律法規(guī)，做好企業(yè)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(fā)展，并能在有效提升企業(yè)效能、工業(yè)發(fā)展的基礎上，有利地保證我國環(huán)保事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展[6]。但在碳酸鋰生產(chǎn)過程中，含鉈廢水的處理是一項長期而復雜的系統(tǒng)工程，要在這一領域有所突破，還需要政府、企業(yè)和科研院所等多方面的合作，走技術創(chuàng)新、合作共贏、綠色發(fā)展的道路，才能使含鉈廢水的處理達到可持續(xù)發(fā)展目標的要求，為國家的環(huán)保事業(yè)發(fā)展作出應有的貢獻。