[发明专利]一种在含钴溶液中回收钴的方法

说明书

本发明公开了一种在含钴溶液中回收钴的方法，属于生物电化学技术领域，此方法利用微生物燃料电池降解底物产生的电能驱动微生物电解池，构建MFC‑MEC生物电化学耦合系统，利用MFC‑MEC生物电化学耦合系统回收含钴溶液中的钴离子，使钴离子在MEC阴极还原析出。其主要特征是：MEC原位利用MFC产生的电能，同时实现两种污染物的处理和金属回收，全过程不消耗外部电能，无二次污染，是一种新能源开发利用和环境友好的金属回收新方法。MEC阴极液中钴离子去除率达97.4％。

技术领域

本发明涉及生物电化学技术领域，具体为一种在含钴溶液中回收钴的方法。

背景技术

钴是一种重要的工业金属材料，可用于生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、电池正极材料等，也可用于制取颜料。但是国内钴资源短缺，储量仅占全球的1.1％，钴矿品位较低，而且都是作为矿山副产品回收，生产工艺复杂回收效率低，不能满足国内对钴的需求，所以回收利用二次钴资源是解决钴资源短缺的重要方法。传统的从含钴溶液中回收钴的方法有萃取、氧化沉淀和电解法等。但这些方法需要使用大量的化学试剂、能耗高、成本高且对环境会产生二次污染。

微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)和微生物电解池(MicrobialElectrolytic Cell，MEC)是新型的生物电化学系统，由于其无污染、清洁、高效以及能处理多种污染物的特点，目前在新能源开发利用、废水处理和金属回收等领域受到广泛关注。利用MFC-MEC生物电化学耦合系统回收含钴溶液中的钴，是一种环境友好的钴回收方法。在常规的MFC中，阳极室通常为厌氧环境，电子供体为有机底物，产电菌通过呼吸作用将阳极液中的有机物氧化，产生的电子通过细胞接触直接转移到阳极，再通过外接电路传递到阴极，形成电流。利用MFC产生的电流直接驱动MEC，使钴离子在MEC阴极还原析出，从而实现处理有机污水的同时回收含钴溶液中的钴。

专利(CN101871048A)将电池材料通过碱浸去除铝箔，在用酸浸分解材料，将得到的浸出液用P204和P507进行萃取和反萃取，将各种金属溶液分离，最终以钴盐的形式回收钴，此方法使用的酸性溶液量较大，各种化学试剂处理成本较高。

专利(CN105543503A)从硫酸锌电解液中分离回收钴。首先向硫酸锌电解液中加入中和剂调整pH值，再加入过量硫化剂，得到含硫化钴和硫化锌的混合渣，将混合渣活化后返回硫酸锌电解液进行反应，反应完成后得到硫化钴渣，从而回收钴。

专利(CN101759233A)在氢氧化钙或氧化钙和硫酸钙的混合物中加入硫酸钴，反应后生成硫酸钙沉淀和氢氧化钴沉淀，分离氢氧化钴和硫酸钙从而回收钴。此方法虽然成本较低，环境污染小，但是将氢氧化钴和硫酸钙沉淀的分离的难度较大。

专利(CN105886763A)将含锌锰钴溶液温度调至75-98℃后加入零价锰，搅拌、反应，过滤得到含钴高于50％的高品位钴渣，此方法钴回收率达到98％以上，但是钴回收过程中对于温度，pH等反应条件要求较高。从含钴废液中回收钴的方法很多，但是需要投入大量化学试剂和能源，对反应条件也有一定要求。

专利(103266331A)的MFC阴极为无机酸溶液和钴酸锂颗粒，其阴极反应是为了从钴酸锂中浸出钴离子，而本申请耦合系统中MFC阴极液为硫酸铜溶液，MFC的阴极反应可处理含铜重金属废水，即MEC在回收钴的同时MFC还可以处理含铜重金属废水。

发明内容

为了解决上述问题，本发明通过MEC原位利用MFC产生的电能，构建MFC-MEC生物电化学耦合系统，整套系统在常温、常压下运行，操作简单、条件温和，不需要消耗外部能量，不产生二次污染，提供了一种环境友好的回收钴的方法。

一种在含钴溶液中回收钴的方法，包含以下三个步骤：

1)构建MFC-MEC耦合系统；

2)MFC降解有机物产生的电能驱动MEC运行，MFC电能的原位利用；