用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法
【專利摘要】一種用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法，用硫酸轉(zhuǎn)型后的陰離子交換樹脂吸附富集傳統(tǒng)釩渣提釩或石煤提釩過程中浸出液中的五價釩后，或用硫酸轉(zhuǎn)型后的萃取劑萃取富集浸出液中的五價釩后，直接用還原劑還原解吸或還原反萃五價釩，得到釩電池電解液。本發(fā)明省去了傳統(tǒng)工藝中氫氧化鈉溶液解析、除雜、銨鹽沉釩、干燥、煅燒脫氨、粉釩溶解等工藝過程，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了生產(chǎn)時間，生產(chǎn)成本大幅降低，工作環(huán)境大幅改善，而且制備過程不引入其他雜質(zhì)，產(chǎn)品純度大幅提高。本發(fā)明制備的釩電池電解液中V4+的濃度大于1mol/L，電解液的電導(dǎo)率為50～200ms/cm。
【專利說明】用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于釩電池電解液【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種直接用含還原劑的硫酸水溶液還原解吸或還原反萃含五價釩浸出液中的五價釩，制備釩電池電解液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩電池采用不同價態(tài)釩離子的溶液作電解質(zhì)，硫酸溶液作為支持電解質(zhì)。釩離子溶液既是電極活性物質(zhì)又是電解液，要求它的化學(xué)活性好，在不同應(yīng)用條件下性能穩(wěn)定。釩電池的能量密度取決于電解液中釩離子濃度，釩離子濃度為2mol/L的釩電池其能量密度為25Wh ?kg—1，釩離子濃度越高，能量密度越大。釩電池的正極溶液一般用四價釩離子溶液，負(fù)極用三價釩離子溶液，或者正、負(fù)極均用等濃度和體積的三價、四價混合溶液。充電后正極為五價fL離子溶液，負(fù)極為二價fL離子溶液。
[0003]目前，制備釩電池電解液的方法主要有兩種:化學(xué)合成法和電解合成法，其中化學(xué)法得到的電解液中釩離子的濃度都不高，一般在lmol/L以下，不利于提高釩電池的能量密度，電解合成法可制取 釩離子濃度為3?5mol/L的電解液?；瘜W(xué)合成法主要利用還原劑將V2O5還原成易溶于水的VOSO4或者是V(III)與VdV )混合溶液，如:(I)將V2O5在H2SO4中溶解活化，然后用中強(qiáng)還原劑H2SO3使V+5還原成V+4 ; (2)用SO2還原V2O5制備:采用V205、硫酸和水為原料，在室溫下緩緩?fù)ㄈ爰儍舻腟O2,直至V2O5全部溶解再通入純凈的CO2趕走SO2,即可得到VOSO4硫酸溶液；(3)用單質(zhì)硫還原V2O5制備:以V2O5為原料，將V2O5粉末與濃H2SO4混合加熱，用S粉將V2O5化學(xué)還原，制備出V( III)、V( IV )電解液；(4)用釩的不同價態(tài)氧化物反應(yīng)制備:將細(xì)化后的V2O5和V2O3粉末按一定比例混合溶于硫酸溶液中，加熱攪拌，得到相應(yīng)比例的V(III)與V(IV)混合溶液。這些方法都需要采用傳統(tǒng)的釩渣提釩工藝或石煤提釩工藝，將釩從浸出液中沉淀后經(jīng)過濾水洗分離，然后高溫煅燒或用so2、CO或H2等劇毒或易燃?xì)怏w還原制備V2O5,導(dǎo)致生產(chǎn)成本增加，而且V2O5在溶解加料制備釩電池電解液過程中毒性粉塵對操作者會造成巨大傷害，污染也較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)制備釩電池電解液存在的高能耗、高污染、生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，提供一種工藝步驟簡單、環(huán)境污染小、生產(chǎn)成本低的釩電池電解液的制備方法。
[0005]解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案由下述步驟組成:
[0006]1、樹脂或萃取劑轉(zhuǎn)型
[0007]將陰離子交換樹脂用I?2倍樹脂體積的I?3mol/L的硫酸水溶液轉(zhuǎn)型，得到轉(zhuǎn)型后的陰離子交換樹脂；或者將仲碳伯胺與仲辛醇、磺化煤油按體積比為1:1: 8混合均勻，配制成萃取劑，將萃取劑與I?3mol/L硫酸水溶液按體積比為1:1充分混合均勻，靜置分層，除去水相，得到轉(zhuǎn)型后的萃取劑。
[0008]上述的陰尚子樹脂是大孔強(qiáng)堿尚子交換樹脂，具體可以為D816、D815、D201、D290或D301型等離子交換樹脂，均由江蘇蘇青水處理工程集團(tuán)有限公司提供。
[0009]2、富集五價釩
[0010]將含五價釩的浸出液經(jīng)除雜凈化后，用轉(zhuǎn)型后的陰離子交換樹脂吸附浸出液中的五價釩至吸附飽和或用浸出液體積1/10?I倍的轉(zhuǎn)型后的萃取劑萃取浸出液中的五價釩。
[0011]3、還原五價釩
[0012]用含還原劑的I?3mol/L硫酸水溶液還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩或還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩，得到釩電池電解液。
[0013]上述的還原劑為SO2氣體、抗壞血酸或V203。
[0014]本發(fā)明的還原五價釩步驟3中，所述的還原劑為SO2氣體時，將SO2氣體通入I?3mol/L硫酸水溶液中，直至SO2氣體在硫酸水溶液中達(dá)到飽和溶解度，按照陰離子交換樹脂體積I?2倍的加料量、0.5?2倍樹脂體積/小時的加料速度還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩,得到解吸液；向解吸液中通入SO2氣體，直至解吸液中SO2氣體達(dá)到飽和溶解度，再還原解吸陰離子交換樹脂吸附飽和的五價釩，共重復(fù)2?4次。
[0015]本發(fā)明的還原五價釩步驟3中，所述的還原劑為抗壞血酸時，將抗壞血酸加入I?3mol/L硫酸水溶液中，每升硫酸水溶液中抗壞血酸的加入量為10?20g，按照陰離子交換樹脂體積I?2倍的加料量、0.5?2倍樹脂體積/小時的加料速度還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩。
[0016]本發(fā)明的還原五價釩步驟3中，所述的還原劑為含V3+的硫酸水溶液時，用含V3+的I?3mol/L硫酸水溶液按照陰離子交換樹脂體積I?4倍的加料量、0.5?2倍樹脂體積/小時的加料速度還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為50?100g/L。
[0017]本發(fā)明的還原五價釩步驟3中，所述的還原劑為SO2氣體時，將I?3mol/L硫酸水溶液與有機(jī)相按體積比為1: 4?10充分混合均勻，并在混勻的過程中向混合液中通SO2氣體，直至取樣分析的混合液經(jīng)靜置分層后得到的有機(jī)相中五價釩濃度以V2O5計小于
0.lg/L，停止通SO2氣體。
[0018]本發(fā)明的還原五價釩步驟3中，所述的還原劑為抗壞血酸時，將抗壞血酸加入I?3mol/L硫酸水溶液中，每升硫酸水溶液中抗壞血酸的加入量為10?20g，按照有機(jī)相體積1/10?1/4的加料量還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩。
[0019]本發(fā)明的還原五價釩步驟3中，所述的還原劑為含V3+的硫酸水溶液時，用含V3+的I?3mol/L硫酸水溶液按照有機(jī)相體積1/10?1/2倍的加料量還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為50?150g/L。
[0020]本發(fā)明用硫酸轉(zhuǎn)型后的陰離子交換樹脂吸附富集傳統(tǒng)釩渣提釩或石煤提釩過程中浸出液中的五價釩后，或用硫酸轉(zhuǎn)型后的萃取劑萃取富集浸出液中的五價釩后，直接用還原劑還原解吸或還原反萃浸出液中的五價釩，得到釩電池電解液。本發(fā)明省去了傳統(tǒng)工藝中氫氧化鈉溶液解析、除雜、銨鹽沉釩、干燥、煅燒脫氨、粉釩溶解等工藝過程，簡化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了生產(chǎn)時間，生產(chǎn)成本大幅降低，工作環(huán)境大幅改善，而且制備過程不引入其他雜質(zhì)，產(chǎn)品純度大幅提高。本發(fā)明釩電池電解液中V4+的濃度大于lmol/L，電解液的電導(dǎo)率為 50 ?200ms/cm?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0021 ] 圖1是實(shí)施例1還原解吸制備釩電池電解液的工藝流程圖。
[0022]圖2是實(shí)施例2還原反萃制備釩電池電解液的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1
[0025]1、樹脂轉(zhuǎn)型
[0026]將D816型陰離子交換樹脂用等體積的3mol/L硫酸水溶液浸泡24小時，過濾，得到轉(zhuǎn)型后的D816型陰離子交換樹脂。
[0027]2、富集五價釩
[0028]如圖1所示，將含五價釩的浸出液(五價釩的濃度以V2O5計為6?9g/L)經(jīng)除雜凈化后由浸出液罐I注入填充有步驟I轉(zhuǎn)型后的D816型陰離子交換樹脂的樹脂柱2中，浸出液的流速為每小時I倍樹脂體積，直至樹脂對五價釩吸附飽和。
[0029]3、還原五價釩
[0030]將SO2氣體通入3mol/L硫酸水溶液中，直至SO2氣體在硫酸水溶液中達(dá)到飽和溶解度，然后將其以每小時I倍樹脂體積的流速注入吸附飽和的樹脂柱2中，注入總量為樹脂體積的1.5倍，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4。
[0031]向緩沖槽4中的解吸液中通入SO2氣體，直至解吸液中SO2氣體達(dá)到飽和溶解度，然后將其以每小時I倍樹脂體積的流速注入重新吸附飽和的樹脂柱2內(nèi)，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4，向解吸液中通入SO2氣體再重復(fù)該步驟I次，得到釩電池電解液。
[0032]所得到的釩電池電解液靜置2個月，無沉淀生成。采用電導(dǎo)儀測定電解液的電導(dǎo)率為76.8ms/cm。采用電位滴定儀對電解液中釩離子的濃度進(jìn)行測試，經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為1.66mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0033]實(shí)施例2
[0034]1、樹脂轉(zhuǎn)型
[0035]將D816型陰離子交換樹脂用其體積2倍的lmol/L硫酸水溶液浸泡24小時，過濾，得到轉(zhuǎn)型后的D816型陰離子交換樹脂。
[0036]2、富集五價釩
[0037]如圖1所示，將含五價釩的浸出液(五價釩的濃度以V2O5計為6?9g/L)經(jīng)除雜凈化后由浸出液罐I注入填充有步驟I轉(zhuǎn)型后的D816型陰離子交換樹脂的樹脂柱2中，浸出液的流速為每小時I倍樹脂體積，直至樹脂對五價釩吸附飽和。
[0038]3、還原五價釩
[0039]將SO2氣體通入lmol/L硫酸水溶液中，直至SO2氣體在硫酸水溶液中達(dá)到飽和溶解度，然后將其以每小時2倍樹脂體積的流速注入吸附飽和的樹脂柱2中，注入總量為樹脂體積的I倍，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4。[0040]向緩沖槽4中的解吸液中通入SO2氣體，直至解吸液中SO2氣體達(dá)到飽和溶解度，然后將其以每小時2倍樹脂體積的流速注入重新吸附飽和的樹脂柱2內(nèi)，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4，向解吸液中通入SO2氣體再重復(fù)該步驟3次，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為2.43mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0041]實(shí)施例3
[0042]在實(shí)施例1的還原五價鑰;步驟3中，將SO2氣體通入3mol/L硫酸水溶液中，直至SO2氣體在硫酸水溶液中達(dá)到飽和溶解度，然后將其以每小時0.5倍樹脂體積的流速注入吸附飽和的樹脂柱2中，注入總量為樹脂體積的2倍，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4。向緩沖槽4中的解吸液中通入SO2氣體，直至解吸液中SO2氣體達(dá)到飽和溶解度，然后將其以每小時0.5倍樹脂體積的流速注入重新吸附飽和的樹脂柱2內(nèi)，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4，向解吸液中通入SO2氣體再重復(fù)該步驟2次.其他步驟與實(shí)施例1相同，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為1.3mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0043]實(shí)施例4
[0044]本實(shí)施例的樹脂轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例1相同。在還原解吸步驟3中，將抗壞血酸加入3mol/L硫酸水溶液中，每升硫酸水溶液中抗壞血酸的加入量為20g，然后將其以每小時0.5倍樹脂體積的流速注入吸附飽和的樹脂柱2中，注入總量為樹脂體積的I倍，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為
2.83mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0045]實(shí)施例5
[0046]本實(shí)施例的樹脂轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例1相同。在還原解吸步驟3中，將抗壞血酸加入lmol/L硫酸水溶液中，每升硫酸水溶液中抗壞血酸的加入量為10g，然后將其以每小時2倍樹脂體積的流速注入吸附飽和的樹脂柱2中，注入總量為樹脂體積的2倍，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為
1.14mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0047]實(shí)施例6
[0048]本實(shí)施例的樹脂轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例1相同。在還原解吸步驟3中，將含V3+的3mol/L硫酸水溶液以每小時I倍樹脂體積的流速注入吸附飽和的樹脂柱2中，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為100g/L，其注入總量為樹脂體積的I倍，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為2.23mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0049]實(shí)施例7
[0050]本實(shí)施例的樹脂轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例1相同。在還原解吸步驟3中，將含V3+的lmol/L硫酸水溶液以每小時0.5倍樹脂體積的流速注入吸附飽和的樹脂柱2中，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為50g/L，其注入總量為樹脂體積的4倍，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為1.lmol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0051]實(shí)施例8
[0052]本實(shí)施例的樹脂轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例1相同。在還原解吸步驟3中，將V2O3加入3mol/L硫酸水溶液中，每升硫酸水溶液中V2O3的加入量為100g，然后將其以每小時2倍樹脂體積的流速注入吸附飽和的樹脂柱2中，注入總量為樹脂體積的2倍，對吸附在樹脂上的五價釩進(jìn)行還原解吸，由樹脂柱2流出的解吸液經(jīng)儲液槽3下方的解吸液出口流入緩沖槽4，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為1.95mol/L,達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0053]實(shí)施例9
[0054]在實(shí)施例1?8中，所用的D816型陰離子交換樹脂用等體積的D815型陰離子交換樹脂替換，還可以等體積的D201、D290或D301型陰離子交換樹脂替換，其他步驟與相應(yīng)實(shí)施例相同，得到釩電池電解液。
[0055]實(shí)施例10
[0056]1、萃取劑轉(zhuǎn)型
[0057]如圖2所示，將仲碳伯胺與仲辛醇、磺化煤油按體積比為1:1: 8加入還原劑溶解槽6中，充分混合均勻，配制成萃取劑，然后向萃取劑與3mol/L硫酸水溶液按體積比為I: I充分混合均勻，靜置分層，除去水相，得到轉(zhuǎn)型后的萃取劑。
[0058]2、富集五價鑰；
[0059]將含五價釩的浸出液(五價釩的濃度以V2O5計為8?10g/L)經(jīng)除雜凈化后由浸出液罐I加入萃取槽5中，并向萃取槽5中加入浸出液體積1/3的轉(zhuǎn)型后的萃取劑，攪拌均勻，靜置分層，水相由萃取槽5下方的出口排出后經(jīng)儲液槽4進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，得到萃取五價釩的有機(jī)相。
[0060]3、還原五價釩
[0061]向萃取槽5中萃取五價釩的有機(jī)相中加入3mol/L硫酸水溶液，硫酸水溶液與有機(jī)相的體積比為1: 5，充分混合均勻，并在混勻的過程中向萃取槽5中通入SO2氣體，通入氣體5分鐘后每隔2分鐘取樣I次，采用電位滴定儀對樣品中釩離子的濃度進(jìn)行測試，直至樣品經(jīng)靜置分層后得到的有機(jī)相中五價釩濃度以V2O5計小于0.lg/L時停止通SO2氣體，此時混合液的顏色呈深藍(lán)色，并且液面有大量氣泡冒出，有機(jī)相中的五價釩全部被還原并進(jìn)入水相，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為1.46mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0062]實(shí)施例11
[0063]1、萃取劑轉(zhuǎn)型
[0064]將仲碳伯胺與仲辛醇、磺化煤油按體積比為1:1: 8加入還原劑溶解槽6中，充分混合均勻，配制成萃取劑，然后向萃取劑與lmol/L硫酸水溶液按體積比為1:1充分混合均勻，靜置分層，除去水相，得到轉(zhuǎn)型后的萃取劑。
[0065]2、富集五價鑰；[0066]如圖2所示，將含五價釩的浸出液(五價釩的濃度以V2O5計為27?29g/L)經(jīng)除雜凈化后由浸出液罐I加入萃取槽5中，并向萃取槽5中加入與浸出液體積相同的轉(zhuǎn)型后的萃取劑，攪拌均勻，靜置分層，水相由萃取槽5下方的出口排出后經(jīng)儲液槽4進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，得到萃取五價釩的有機(jī)相。
[0067]3、還原五價釩
[0068]向萃取槽5中萃取五價釩的有機(jī)相中加入lmol/L硫酸水溶液，硫酸水溶液與有機(jī)相的體積比為1: 10，充分混合均勻，并在混勻的過程中向萃取槽5中通入SO2氣體，通入氣體5分鐘后每隔2分鐘取樣I次，采用電位滴定儀對樣品中釩離子的濃度進(jìn)行測試，直至樣品經(jīng)靜置分層后得到的有機(jī)相中五價釩濃度以V2O5計小于0.lg/L時停止通SO2氣體，此時混合液的顏色呈深藍(lán)色，并且液面有大量氣泡冒出，有機(jī)相中的五價釩全部被還原并進(jìn)入水相，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為2.86mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0069]實(shí)施例12
[0070]1、萃取劑轉(zhuǎn)型
[0071]將仲碳伯胺與仲辛醇、磺化煤油按體積比為1:1: 8加入還原劑溶解槽6中，充分混合均勻，配制成萃取劑，然后向萃取劑與2mol/L硫酸水溶液按體積比為1:1充分混合均勻，靜置分層，除去水相，得到轉(zhuǎn)型后的萃取劑。
[0072]2、富集五價釩
[0073]如圖2所示，將含五價釩的浸出液(五價釩的濃度以V2O5計為2?3g/L)經(jīng)除雜凈化后由浸出液罐I加入萃取槽5中，向萃取槽5中加入浸出液體積1/10的轉(zhuǎn)型后的萃取齊U，攪拌均勻，靜置分層，水相由萃取槽5下方的出口排出后經(jīng)儲液槽4進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，得到萃取五價釩的有機(jī)相。
[0074]3、還原五價釩
[0075]向萃取槽5中萃取五價釩的有機(jī)相中加入2mol/L硫酸水溶液，硫酸水溶液與有機(jī)相的體積比為1: 4，充分混合均勻，并在混勻的過程中向萃取槽5中通入SO2氣體，通入氣體5分鐘后每隔2分鐘取樣I次，采用電位滴定儀對樣品中釩離子的濃度進(jìn)行測試，直至樣品經(jīng)靜置分層后得到的有機(jī)相中五價釩濃度以V2O5計小于0.lg/L時停止通SO2氣體，此時混合液的顏色呈深藍(lán)色，并且液面有大量氣泡冒出，有機(jī)相中的五價釩全部被還原并進(jìn)入水相，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為1.34mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0076]實(shí)施例13
[0077]本實(shí)施例的萃取劑轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例10相同。在還原解吸步驟3中，將抗壞血酸和3mol/L硫酸水溶液加入還原劑溶解槽6中，每升硫酸水溶液中抗壞血酸的加入量為20g,然后將其泵入萃取槽5萃取五價fL的有機(jī)相中,加入量為有機(jī)相體積的1/10，對有機(jī)相中的五價釩進(jìn)行還原反萃，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為2.87mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0078]實(shí)施例14
[0079]本實(shí)施例的萃取劑轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例10相同。在還原解吸步驟3中，將抗壞血酸和3mol/L硫酸水溶液加入還原劑溶解槽6中，每升硫酸水溶液中抗壞血酸的加入量為IOg,然后將其泵入萃取槽5萃取五價fL的有機(jī)相中,加入量為有機(jī)相體積的1/4，對有機(jī)相中的五價釩進(jìn)行還原反萃，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為1.40mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0080]實(shí)施例15
[0081]本實(shí)施例的萃取劑轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例10相同。在還原解吸步驟3中，將含V3+的3mol/L硫酸水溶液加入還原劑溶解槽6中，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為100g/L,然后將其泵入萃取槽5萃取五價fL的有機(jī)相中,加入量為有機(jī)相體積的1/4，對有機(jī)相中的五價釩進(jìn)行還原反萃，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為2.43mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0082]實(shí)施例16
[0083]本實(shí)施例的萃取劑轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例10相同。在還原解吸步驟3中，將含V3+的3mol/L硫酸水溶液加入還原劑溶解槽6中，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為150g/L,然后將其泵入萃取槽5萃取五價fL的有機(jī)相中,加入量為有機(jī)相體積的1/10，對有機(jī)相中的五價釩進(jìn)行還原反萃，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為2.83mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
[0084]實(shí)施例17
[0085]本實(shí)施例的萃取劑轉(zhuǎn)型步驟I和富集五價釩步驟2與實(shí)施例10相同。在還原解吸步驟3中，將含V3+的3mol/L硫酸水溶液加入還原劑溶解槽6中，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為150g/L,然后將其泵入萃取槽5萃取五價fL的有機(jī)相中,加入量為有機(jī)相體積的1/2，對有機(jī)相中的五價釩進(jìn)行還原反萃，得到釩電池電解液。經(jīng)測試，電解液中為V4+，其濃度為1.3mol/L，達(dá)到了釩電池電解液的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法，其特征在于它由下述步驟組成: (1)樹脂或萃取劑轉(zhuǎn)型 將陰離子交換樹脂用I?2倍樹脂體積的I?3mol/L的硫酸水溶液轉(zhuǎn)型，得到轉(zhuǎn)型后的陰離子交換樹脂；或者將仲碳伯胺與仲辛醇、磺化煤油按體積比為1:1: 8混合均勻，配制成萃取劑，將萃取劑與I?3mol/L硫酸水溶液按體積比為1:1充分混合均勻，靜置分層，除去水相，得到轉(zhuǎn)型后的萃取劑； 上述的陰離子交換樹脂是D816、D815、D201、D290、D301型陰離子交換樹脂中的任意一種； (2)富集五價釩 將含五價釩的浸出液經(jīng)除雜凈化后，用轉(zhuǎn)型后的陰離子交換樹脂吸附浸出液中的五價釩至吸附飽和或用浸出液體積1/10?I倍的轉(zhuǎn)型后的萃取劑萃取浸出液中的五價釩； (3)還原五價釩 用含還原劑的I?3mol/L硫酸水溶液還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩或還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩，得到釩電池電解液；· 上述的還原劑為SO2氣體、抗壞血酸或含V3+的硫酸水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法，其特征在于:所述的還原五價釩步驟(3)中，用含還原劑的I?3mol/L硫酸水溶液還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩是:將SO2氣體通入I?3mol/L硫酸水溶液中，直至SO2氣體在硫酸水溶液中達(dá)到飽和溶解度，按照陰離子交換樹脂體積I?2倍的加料量、0.5?2倍樹脂體積/小時的加料速度還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩，得到解吸液；向解吸液中通入SO2氣體，直至解吸液中SO2氣體達(dá)到飽和溶解度，再還原解吸陰離子交換樹脂吸附飽和的五價釩，共重復(fù)2?4次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法，其特征在于:所述的還原五價釩步驟(3)中，用含還原劑的I?3mol/L硫酸水溶液還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩是:將抗壞血酸加入I?3mol/L硫酸水溶液中，每升硫酸水溶液中抗壞血酸的加入量為10?20g，按照陰離子交換樹脂體積I?2倍的加料量、0.5?2倍樹脂體積/小時的加料速度還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法，其特征在于:所述的還原五價釩步驟(3)中，用含還原劑的I?3mol/L硫酸水溶液還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩是:用含V3+的I?3mol/L硫酸水溶液按照陰離子交換樹脂體積I?4倍的加料量、0.5?2倍樹脂體積/小時的加料速度還原解吸陰離子交換樹脂吸附的五價釩，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為50?100g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法，其特征在于:所述的還原五價釩步驟(3)中，用含還原劑的I?3mol/L硫酸水溶液還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩是:將I?3mol/L硫酸水溶液與有機(jī)相按體積比為1: 4?10充分混合均勻，并在混勻的過程中向混合液中通SO2氣體，直至取樣分析的混合液經(jīng)靜置分層后得到的有機(jī)相中五價釩濃度以V2O5計小于0.lg/L，停止通SO2氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法，其特征在于:所述的還原五價釩步驟(3)中，用含還原劑的I?3mol/L硫酸水溶液還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩是:將抗壞血酸加入I?3mol/L硫酸水溶液中，每升硫酸水溶液中抗壞血酸的加入量為10?20g，按照有機(jī)相體積1/10?1/4的加料量還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩，得到釩電池電解液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含釩浸出液制備釩電池電解液的方法，其特征在于:所述的還原五價釩步驟(3)中，用含 還原劑的I?3mol/L硫酸水溶液還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩是:用含V3+的I?3mol/L硫酸水溶液按照有機(jī)相體積1/10?1/2倍的加料量還原反萃萃取有機(jī)相中的五價釩，硫酸水溶液中V3+的濃度以V2O5計為50?150g/L。
【文檔編號】H01M8/18GK103427104SQ201310351570
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2013年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】白云龍, 段彥凱, 王鴻飛, 黃會永, 李驕倫 申請人:陜西中嘉投資管理有限公司