[發明專利]一種在含鈷溶液中回收鈷的方法

在審

• 申請號: 201810765107.3
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN108977850A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 劉維平;吳丹菁;潘璐璐;梁國斌;馬迪
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: C25C1/08
• 分類號: C25C1/08
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 劉娟娟

本發明公開了一種在含鈷溶液中回收鈷的方法，屬于生物電化學技術領域，此方法利用微生物燃料電池降解底物產生的電能驅動微生物電解池，構建MFC?MEC生物電化學耦合系統，利用MFC?MEC生物電化學耦合系統回收含鈷溶液中的鈷離子，使鈷離子在MEC陰極還原析出。其主要特征是：MEC原位利用MFC產生的電能，同時實現兩種污染物的處理和金屬回收，全過程不消耗外部電能，無二次污染，是一種新能源開發利用和環境友好的金屬回收新方法。MEC陰極液中鈷離子去除率達97.4％。

技術領域

本發明涉及生物電化學技術領域，具體為一種在含鈷溶液中回收鈷的方法。

背景技術

鈷是一種重要的工業金屬材料，可用于生產耐熱合金、硬質合金、防腐合金、電池正極材料等，也可用于制取顏料。但是國內鈷資源短缺，儲量僅占全球的1.1％，鈷礦品位較低，而且都是作為礦山副產品回收，生產工藝復雜回收效率低，不能滿足國內對鈷的需求，所以回收利用二次鈷資源是解決鈷資源短缺的重要方法。傳統的從含鈷溶液中回收鈷的方法有萃取、氧化沉淀和電解法等。但這些方法需要使用大量的化學試劑、能耗高、成本高且對環境會產生二次污染。

微生物燃料電池(Microbial Fuel Cell，MFC)和微生物電解池(MicrobialElectrolytic Cell，MEC)是新型的生物電化學系統，由于其無污染、清潔、高效以及能處理多種污染物的特點，目前在新能源開發利用、廢水處理和金屬回收等領域受到廣泛關注。利用MFC-MEC生物電化學耦合系統回收含鈷溶液中的鈷，是一種環境友好的鈷回收方法。在常規的MFC中，陽極室通常為厭氧環境，電子供體為有機底物，產電菌通過呼吸作用將陽極液中的有機物氧化，產生的電子通過細胞接觸直接轉移到陽極，再通過外接電路傳遞到陰極，形成電流。利用MFC產生的電流直接驅動MEC，使鈷離子在MEC陰極還原析出，從而實現處理有機污水的同時回收含鈷溶液中的鈷。

專利(CN101871048A)將電池材料通過堿浸去除鋁箔，在用酸浸分解材料，將得到的浸出液用P204和P507進行萃取和反萃取，將各種金屬溶液分離，最終以鈷鹽的形式回收鈷，此方法使用的酸性溶液量較大，各種化學試劑處理成本較高。

專利(CN105543503A)從硫酸鋅電解液中分離回收鈷。首先向硫酸鋅電解液中加入中和劑調整pH值，再加入過量硫化劑，得到含硫化鈷和硫化鋅的混合渣，將混合渣活化后返回硫酸鋅電解液進行反應，反應完成后得到硫化鈷渣，從而回收鈷。

專利(CN101759233A)在氫氧化鈣或氧化鈣和硫酸鈣的混合物中加入硫酸鈷，反應后生成硫酸鈣沉淀和氫氧化鈷沉淀，分離氫氧化鈷和硫酸鈣從而回收鈷。此方法雖然成本較低，環境污染小，但是將氫氧化鈷和硫酸鈣沉淀的分離的難度較大。

專利(CN105886763A)將含鋅錳鈷溶液溫度調至75-98℃后加入零價錳，攪拌、反應，過濾得到含鈷高于50％的高品位鈷渣，此方法鈷回收率達到98％以上，但是鈷回收過程中對于溫度，pH等反應條件要求較高。從含鈷廢液中回收鈷的方法很多，但是需要投入大量化學試劑和能源，對反應條件也有一定要求。

專利(103266331A)的MFC陰極為無機酸溶液和鈷酸鋰顆粒，其陰極反應是為了從鈷酸鋰中浸出鈷離子，而本申請耦合系統中MFC陰極液為硫酸銅溶液，MFC的陰極反應可處理含銅重金屬廢水，即MEC在回收鈷的同時MFC還可以處理含銅重金屬廢水。

發明內容

為了解決上述問題，本發明通過MEC原位利用MFC產生的電能，構建MFC-MEC生物電化學耦合系統，整套系統在常溫、常壓下運行，操作簡單、條件溫和，不需要消耗外部能量，不產生二次污染，提供了一種環境友好的回收鈷的方法。

一種在含鈷溶液中回收鈷的方法，包含以下三個步驟：

1)構建MFC-MEC耦合系統；

2)MFC降解有機物產生的電能驅動MEC運行，MFC電能的原位利用；