一种废旧锂电池回收过程中的废气处理方法及装置与流程

1.本发明涉及锂电池回收废气处理技术领域，尤其涉及一种废旧锂电池回收过程中的废气处理方法，以及一种废旧锂电池回收过程中的废气处理装置。


背景技术：

2.新能源动力电池在使用到周期后，会发生容量衰减，衰减到80％以后就会退役回收再利用。回收方法通常采用梯次利用及再生利用两种方式，其中再生利用对电极材料的回收最彻底，再生利用过程中通过高、低温处理电池时，电解液发生分解，产生大量废气，其主要污染因子为voc、二恶英、氟化氢(hf)等。目前，通常的处理方式是先去除废气中的hf，再采用高温燃烧法将voc和二恶英废气烧掉。
3.如专利公开号为cn114100318a的专利中，公开了一种废旧锂电池回收过程废气减量化无害化的处理方法，废气包括破碎过程挥发的电解液气体、低温挥发出来的电解液废气、高温热解产生的有机废气。该方法首先在密闭和氮气保护条件下破碎、低温挥发、高温热解，减少有机废气的气量，然后将有机废气焚烧，再通过急冷将废气冷却到200℃以下，避免二恶英的再生成，最后通过除尘、水洗、碱洗的工艺净化处理后达标排放。该专利通过氮气保护及对有机废气焚烧后气体急冷处理的方式来达到减少废气生成量的目的，但是处理有机废气是采用焚烧的手段，耗能大，设备价格高。
4.又如专利公开号为cn114353091a的专利，公开了一种废旧锂电池热解过程防治二恶英的方法。在废旧锂电池热解过程时，通入惰性气体，使热解过程处于贫氧状态，再将热解产生废气喷入焚烧室，喷入天然气助燃，控制燃烧温度为850～1100℃，同时喷入富氧气体，与热解废气形成火焰涡流，在焚烧室内充分地混合，发生氧化反应，分解掉热解产生的二恶英。然后焚烧室排出烟气通过换热器，将温度降至600～700℃后，再将烟气通入急冷塔急冷，烟气被急冷至200℃以下，急冷时间小于1秒，遏止二恶英的再次产生。该专利是采用将制氮气副产品富氧气体通入燃烧室助燃，使得有机废气充分燃烧，再将焚烧后气体急冷，遏制二恶英的生成，该专利也是通过燃烧和急冷的方式减少废气的生成。
5.以上专利均采用焚烧方法，处理有机废气，急冷方法遏制二恶英产生，但是实际生产过程中还是会有少量二恶英生成，污染环境，对工人健康造成伤害，并且采用焚烧的手段，耗能较大，设备价格高。因此，亟需一种经济实用的方法来有效处理废旧锂电池回收过程中产生的有害气体。


技术实现要素：

6.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种废旧锂电池回收过程中的废气处理方法及装置。
7.本发明提出的一种废旧锂电池回收过程中的废气处理方法，包括：
8.将锂电池在密闭空间和惰性气体保护的条件下进行破碎、挥发、热解；
9.将热解后产生的废气通过碱液喷淋除去氟化氢，再除去喷淋后的废气中的水汽；
10.将除水汽后残余的废气通入密闭透明容器中，在光照条件下使废气在光催化剂和水的混合液中进行光催化反应；
11.将光催化反应后的废气排入浓度监测装置中，检测废气浓度；
12.判断废气浓度检测结果是否达到预设标准，在未达到预设标准的条件下，将废气重新通入所述密闭透明容器中进行光催化反应，在达到预设标准的条件下，将废气排入空气中。
13.优选地，所述进行光催化反应的步骤还包括：通过磁力搅拌器对所述密闭透明容器中的光催化剂和水的混合液进行搅拌。
14.优选地，所述进行光催化反应的步骤还包括：通过磁力刮板刮除所述密闭透明容器内壁顶部的液滴。
15.优选地，所述将光催化反应后的废气排入浓度监测装置中的步骤还包括：将废气通过冷凝器冷凝，使废气中的水分冷凝后回流至所述密闭透明容器中。
16.优选地，所述碱液喷淋采用的是含钙的碱性盐，所述除去喷淋后的废气中的水汽是通过静电除雾的方式进行的。
17.优选地，所述光催化剂为tio2与g-c3n4的复合物。
18.本发明还提出了一种废旧锂电池回收过程中的废气处理装置，包括引风系统、密闭透明容器和浓度监测装置，其中：
19.引风系统包括进气管和回流管，进气管与密闭透明容器连通，用以将废气通入密闭透明容器中；
20.密闭透明容器内装有用于与废气发生光催化反应的光催化剂和水的混合液，密闭透明容器通过出气管路与浓度监测装置连通，用以将光催化反应后的废气排入浓度监测装置中；
21.浓度监测装置用于检测排入其内部的废气浓度，浓度监测装置上设有用于将废气排入空气中的排放管，浓度监测装置通过回流管与进气管连通，用以将浓度未达标的废气重新通入密闭透明容器中进行光催化反应。
22.优选地，还包括磁力搅拌器和磁力刮板，磁力搅拌器位于密闭透明容器的混合液的液面以下，磁力刮板安装在密闭透明容器的内壁顶部。
23.优选地，还包括连接在密闭透明容器的出气管路上的冷凝器，冷凝器高于密闭透明容器中的混合液的液面高度。
24.优选地，所述密闭透明容器是采用99％及以上纯度的石英制成的石英反应器。
25.本发明的废旧锂电池回收过程中的废气处理方法及装置，先通过碱液喷淋去除废气中的氟化氢，再将废气通入光催化剂和水的混合液中进行光催化反应，直至废气被降解达标后排放，可以有效处理voc和二恶英气体。因此，该废气处理方法及装置充分利用太阳光对有机废气进行降解，与高温燃烧相比，具有节能高效的优点，并且对有机废气净化地更加彻底。
26.本发明的废旧锂电池回收过程中的废气处理方法及装置，采用复合光催化剂将原本的紫外光吸收范围拓宽至可见光吸收范围，大大提高了太阳光的利用效率，不需要人造光源，并且光催化剂在效率下降后，可通过煅烧、洗涤等方式再生后重复使用，不产生危废固废。因此，该处理方法及装置处理废气的成本低,经济实惠。
附图说明
27.图1为实施例中提出的一种废旧锂电池回收过程中的废气处理装置的结构示意图。
具体实施方式
28.本发明实施例提供了一种废旧锂电池回收过程中的废气处理方法，该废气处理方法包括以下步骤：
29.将锂电池在密闭空间和惰性气体保护的条件下进行破碎、挥发、热解；
30.将热解后产生的废气通过碱液喷淋除去氟化氢，再除去喷淋后的废气中的水汽；
31.将除水汽后残余的废气通入密闭透明容器中，在光照条件下使废气在光催化剂和水的混合液中进行光催化反应；
32.将光催化反应后的废气排入浓度监测装置中，检测废气浓度；
33.判断废气浓度检测结果是否达到预设标准，在未达到预设标准的条件下，将废气重新通入所述密闭透明容器中进行光催化反应，在达到预设标准的条件下，将废气排入空气中。
34.根据本实施例的该废气处理方法，先将废气中的氟化氢除去后，再通过光催化反应处理有机废气，充分利用太阳光对有机废气进行降解，最后通过浓度监测装置检测废气浓度，直至废气被降解至达标后排放，不达标废气将重新进行光催化反应。
35.其中，光催化降解有机废气的原理为：太阳光照射半导体光催化剂，光催化剂受到激发，产生电子跃迁，电子跃迁后，留下的空穴以及反应产生的
·
oh和
·o2-具有强氧化性，废气中的voc和二恶英为有机物质，主要由碳氢氧氮构成，可以与上述的光生空穴、羟基自由基氧化性物质发生氧化反应，将有机废气分解成二氧化碳、水等。
36.因此，该处理方法利用太阳光使有机废气在光催化剂和水的混合液中发生光催化反应，具有能耗较低，对废气净化彻底的优点，并且光催化剂可以再生重复利用，处理废气的成本低。
37.作为进一步地改进，进行光催化反应的步骤还包括：通过磁力搅拌器对所述密闭透明容器中的光催化剂和水的混合液进行搅拌。
38.通过磁力搅拌器转动搅拌混合液，可使有机废气与光催化剂和水反应更加充分，进一步地提高废气的反应效率。
39.作为进一步地改进，进行光催化反应的步骤还包括：通过磁力刮板刮除所述密闭透明容器内壁顶部的液滴。
40.由于太阳光照射会导致水分蒸发，水分蒸发后会在密闭透明容器内壁顶部形成液滴，液滴会使太阳光折射，降低太阳光利用效率，因此，通过磁力刮板刮除液滴，可以消除液滴的影响，进而提高废气处理效率。
41.作为进一步地改进，所述将光催化反应后的废气排入浓度监测装置中的步骤还包括：将废气通过冷凝器冷凝，使废气中的水分冷凝后回流至所述密闭透明容器中。
42.在废气由密闭透明容器排入浓度监测装置内的过程中，废气中会含有水汽，为了防止密闭透明容器中的水分流失，影响反应的进行，通过冷凝器对废气冷凝，可以使水汽冷凝后回流到密闭透明容器内，从而保证反应正常进行。
43.在具体地实施例中，在通过碱液喷淋除去氟化氢，再除去喷淋后的废气中的水汽的步骤中：碱液喷淋采用的是含钙的碱性盐，除去废气中的水汽是通过静电除雾的方式进行的。
44.在具体地实施例中，该废气处理方法采用的光催化剂为tio2与g-c3n4的复合物。tio2与g-c3n4的复合方法可以采用浸渍、焙烧、水热中的一种或多种方法。其中，g-c3n4可以自制获得，g-c3n4的制备方法包括以下步骤：选用尿素、三聚氰胺、硫脲等作为前驱体，称取适量放入氮气保护的马弗炉中焙烧；室温升至500℃-620℃，选择其中一个或者两个温度，共保持4h，待冷却至室温后，取出研磨，再在乙醇溶液中超声分散，干燥后备用。
45.传统的光催化剂tio2只能对紫外光进行感应，不能感应可见光，太阳光中的紫外光只占5％左右，可见光占太阳光46％左右，通过与g-c3n4复合后，可见光也可以感应，使催化剂的吸收波长可由原本的380nm以下，拓宽至550-600nm，甚至更高，大大提高了对太阳光的利用效率，由5％提高到50％以上。光催化剂在效率降低后还可以通过烧结活化等形式再生利用，不产生危废固废，经济实惠。
46.参照图1所示，基于上述的废旧锂电池回收过程中的废气处理方法，本实施例还提供了一种废旧锂电池回收过程中的废气处理装置，该废气处理装置包括引风系统、密闭透明容器1和浓度监测装置2，其中：
47.引风系统包括进气管3和回流管4，进气管3与密闭透明容器1连通，用以将废气通入密闭透明容器1中；
48.密闭透明容器1内装有用于与废气发生光催化反应的光催化剂和水的混合液，密闭透明容器1通过出气管路5与浓度监测装置2连通，用以将光催化反应后的废气排入浓度监测装置2中；
49.浓度监测装置2用于检测排入其内部的废气浓度，浓度监测装置2上设有用于将废气排入空气中的排放管6，浓度监测装置2通过回流管4与进气管3连通，用以将浓度未达标的废气重新通入密闭透明容器1中进行光催化反应。
50.在本实施例中，密闭透明容器1是采用99％及以上纯度的石英制成的。密闭透明容器1具有透明的石英盖板，以避免空气影响废气反应。石英材质的密闭透明容器透光率很高，可以充分利用太阳光线的能量。
51.在进一步地实施例中，该废气处理装置还包括磁力搅拌器7和磁力刮板8，磁力搅拌器7位于密闭透明容器1的混合液的液面以下，磁力刮板8安装在密闭透明容器1的内壁顶部。磁力搅拌器7用于搅动光催化剂和水的混合液，以加快废气的反应速率。磁力刮板8用于刮除密闭透明容器1的内壁顶部的液滴，消除因液滴对太阳光折射产生的光利用率下降的影响。
52.在进一步地实施例中，该废气处理装置还包括连接在密闭透明容器的出气管路上的冷凝器9，冷凝器9高于密闭透明容器1中的混合液的液面高度。冷凝器9下端设有进水管，上端设有出水管，冷凝器9的冷凝介质可以由下向上流动，从而提高冷凝效率。冷凝器9的冷凝介质可以为水、乙醇、乙二醇其中一种或多种混合。
53.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。