一種含銅釩溶液中銅離子的去除方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及電池應(yīng)用及能量恢復(fù)領(lǐng)域，具體為一種含銅釩溶液中銅離子的去除方法，解決現(xiàn)有含銅電解液重復(fù)利用、回收等方面的問題。以長期使用后且含有銅離子的釩電池用電解液為原料，在一定溫度范圍內(nèi)，添加適當(dāng)比例的有機(jī)-無機(jī)還原劑和除銅劑，除去溶液中的銅離子。該發(fā)明專利技術(shù)工藝方法簡單、操作容易、原料易得，除銅率達(dá)到85%以上，除銅效果明顯。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及電池應(yīng)用及能量恢復(fù)領(lǐng)域，具體為。
技術(shù)介紹
釩氧化還原液流電池，簡稱釩電池。是一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的蓄電池相比，具有可快速、大容量充放電、自放電率低和電池結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)，它是滿足風(fēng)能、太陽能等新型能源大規(guī)模儲(chǔ)能的理想電源形式。釩電池正負(fù)極電解液為含vo2+/vo2+與v2+/v3+ 氧化還原電對(duì)的硫酸溶液，它不僅是導(dǎo)電介質(zhì)，更是實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)的電活性物質(zhì)，是釩電池儲(chǔ)能及能量轉(zhuǎn)化的核心。釩電池運(yùn)行過程中，由于導(dǎo)電部件大多使用銅介質(zhì)，使得銅在酸性介質(zhì)中發(fā)生置換反應(yīng)，銅離子大量融入電解液中，在電池長期運(yùn)行過程中，銅離子會(huì)隨著電池電極表面的氧化還原過程而析出，沉積于質(zhì)子交換膜以及電極表面，影響電池穩(wěn)定運(yùn)行。 目前，還沒有關(guān)于處理釩電池電解液中銅離子方面的相關(guān)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供，解決現(xiàn)有含銅電解液重復(fù)利用、回收等方面的問題。本專利技術(shù)的技術(shù)方案為，以長期使用后且含有銅離子的釩電池用電解液為原料，在一定溫度范圍內(nèi)，添加有機(jī)-無機(jī)復(fù)合還原劑和除銅劑，待充分反應(yīng)后進(jìn)行靜置，再移出溶液中含銅沉淀物，以除去溶液中的銅離子；具體反應(yīng)式如下2Cu2++S0廣+S2- — Cu2S I +SO3其中，待處理釩電解液釩濃度O. r3mol/L,反應(yīng)溫度需控制在60°C _100°C之間。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，有機(jī)還原劑包括以下一種或兩種以上 羧酸類、醛類、醇類、不飽和烴類；無機(jī)還原劑包括以下一種或兩種以上亞硫酸鹽、焦硫酸鹽、硫化物。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，有機(jī)還原劑為以下一種或兩種以上甲酸、乙酸、乙二酸、甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、甘油、乙烯、丙烯、1，3- 丁二烯；無機(jī)還原劑為以下一種或兩種以上焦硫酸鈉、焦硫酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸鉀。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，復(fù)合還原劑中有機(jī)還原劑與無機(jī)還原劑的質(zhì)量比例為(I I) (I 4)。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，除銅劑為以下一種或兩種以上硫化物、 硫氣化物、硫氛化物、硫單質(zhì)。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，除銅劑為以下一種或兩種以上硫化鈉、 硫化鉀、硫氫化鈉、硫氫化鉀、硫氰化鈉、硫氰化鉀、硫粉。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，在反應(yīng)進(jìn)行過程中，采用外力攪拌，反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌1-3小時(shí)。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，反應(yīng)結(jié)束后，保證釩溶液靜置24小時(shí)以上。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，待處理銅量與還原劑的質(zhì)量比例為 (I I) (I 3)。所述的含銅釩溶液中銅離子的去除方法，待處理銅量與除銅劑的質(zhì)量比例為 (I I) (I 2)。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)I、本專利技術(shù)以含銅廢電解液為原料，采用化學(xué)還原的方法，在常壓下進(jìn)行，工藝簡單，操作容易，原料易得，可以明顯降低溶液中的銅離子含量，除銅率達(dá)到85%以上。2、本專利技術(shù)化學(xué)試劑用量少，減少二次污染危險(xiǎn)，且不使用二氧化硫，硫化氫等有毒氣體，環(huán)境污染小。3、本專利技術(shù)耗能低，節(jié)約能源，且經(jīng)處理后的電解液性狀穩(wěn)定。4、本專利技術(shù)所采用的有機(jī)一無機(jī)復(fù)合還原劑，其主要成分均為環(huán)境友好型物質(zhì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生有害影響，符合釩電池的綠色環(huán)保的特征。并且用量低，對(duì)成本控制不會(huì)造成較大影響。具體實(shí)施方式實(shí)施例I對(duì)已知釩離子濃度為3mol/L的含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2. 2g/ L0取IOOOml電解液，還原劑為甲酸lg、甘油O. 5g、焦硫酸鈉2g和亞硫酸鈉Ig,除銅劑為硫化鈉2g和硫粉I. 5g，反應(yīng)溫度為80°C，在反應(yīng)進(jìn)行過程中進(jìn)行攪拌，反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌2小時(shí)，靜置24小時(shí)，過濾出沉淀物，對(duì)溶液icp測定其中銅離子含量為155mg/L，除銅率 92. 95%。實(shí)施例2對(duì)已知釩離子濃度為3mol/L含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2. 2g/L。 取IOOOml電解液，還原劑為乙烯lg、甘油O. 5g、焦硫酸鈉2g和亞硫酸鈉Ig ;除銅劑為硫化鈉lg、硫粉lg、硫氫化鈉Ig和硫氰化鈉lg，反應(yīng)溫度為60°C,在反應(yīng)進(jìn)行過程中進(jìn)行攪拌, 反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌I小時(shí)，靜置28小時(shí)，過濾出沉淀物，對(duì)溶液icp測定其中銅離子含量為 45mg/L,除銅率 97. 95%。實(shí)施例3對(duì)已知釩離子濃度為2mol/L含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2. 2g/L。 取IOOOml電解液，還原劑為草酸lg、甲醛lg、焦硫酸鈉I. 5g和亞硫酸鈉Ig ;除銅劑為硫化鉀lg、硫粉lg、硫氫化鉀Ig和硫氰化鉀O. 5g，反應(yīng)溫度為100°C，在反應(yīng)進(jìn)行過程中進(jìn)行攪拌，反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌3小時(shí)，靜置32小時(shí)，過濾出沉淀物，對(duì)溶液icp測定其中銅離子含量為O. 3g/L，除銅率86. 36%。實(shí)施例4對(duì)已知釩離子濃度為2mol/L含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2. 2g/L。 取IOOOml電解液，還原劑為草酸lg、甲醛lg、亞硫酸鈉I. 5g和焦硫酸鈉Ig ;除銅劑為硫化鈉2g和硫粉I. 5g，反應(yīng)溫度為70°C，在反應(yīng)進(jìn)行過程中進(jìn)行攪拌，反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌 2小時(shí)，靜置36小時(shí)，過濾出沉淀物，對(duì)溶液icp測定其中銅離子含量為180mg/L，除銅率 91. 81%。實(shí)施例5對(duì)已知釩離子濃度為lmol/L含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2. 2g/L。 取IOOOml電解液，還原劑為草酸lg、甲醛lg、焦硫酸鈉I. 5g和亞硫酸鈉Ig ;除銅劑為硫化鈉lg、硫粉lg、硫氫化鈉lg、硫氰化鈉O. 5g，反應(yīng)溫度為90°C，在反應(yīng)進(jìn)行過程中進(jìn)行攪拌， 反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌I小時(shí)，靜置40小時(shí)，過濾出沉淀物，對(duì)溶液icp測定其中銅離子含量為 O. 2g/L，除銅率 90. 91%。實(shí)施例6對(duì)已知釩離子濃度為lmol/L含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2. 2g/ L。取IOOOml電解液，還原劑為乙醇l.Og、1,3-丁二烯I. Og和亞硫酸鈉2. 0g，除銅劑為硫化鈉2g和硫粉O. 5g，反應(yīng)溫度為85°C，在反應(yīng)進(jìn)行過程中進(jìn)行攪拌，反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌3小時(shí)，靜置24小時(shí)，過濾出沉淀物，對(duì)溶液icp測定其中銅離子含量為80mg/L，除銅率 96. 36%ο實(shí)施例7對(duì)已知釩離子濃度為O. 5mol/L含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2. 2g/ L。取IOOOml電解液，還原劑為乙醛I. 0g、丙烯I. 5g和焦硫酸鈉2. 5g，除銅劑為硫化鈉I.5g和硫粉I. 5g，反應(yīng)溫度為65°C，在反應(yīng)進(jìn)行過程中進(jìn)行攪拌，反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌I. 5 小時(shí)，靜置36小時(shí)，過濾出沉淀物，對(duì)溶液icp測定其中銅離子含量為115mg/L，除銅率 94. 72%。實(shí)施例8對(duì)已知釩離子濃度為0. lmol/L含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為500mg/ L。取2000ml電解液，還原劑為乙醇I. Og和亞硫酸鉀I. 5g，除銅劑為硫化鈉Ig和硫粉lg， 反應(yīng)溫度為75°C，在反應(yīng)進(jìn)行過程中進(jìn)行攪拌，反應(yīng)結(jié)束后持續(xù)攪拌2. 5小時(shí)，靜置48小時(shí)，過濾出沉淀物，對(duì)溶液icp測定其中銅離子含量為45mg/L，除銅率91%。權(quán)利要求1.，其特征在于，以長期使用后且含有銅離子的釩電池用電解液為原料，在一定溫度范圍內(nèi)，添加有機(jī)-無機(jī)復(fù)合還原劑和除銅劑，待充分反應(yīng)后進(jìn)行靜置，再移出溶本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種含銅釩溶液中銅離子的去除方法，其特征在于，以長期使用后且含有銅離子的釩電池用電解液為原料，在一定溫度范圍內(nèi)，添加有機(jī)?無機(jī)復(fù)合還原劑和除銅劑，待充分反應(yīng)后進(jìn)行靜置，再移出溶液中含銅沉淀物，以除去溶液中的銅離子；具體反應(yīng)式如下：2Cu2++SO32?+S2?→Cu2S↓+SO3其中，待處理釩電解液釩濃度0.1~3mol/L，反應(yīng)溫度需控制在60℃?100℃之間。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：秦野，張博，何虹祥，王利娟，劉建國，嚴(yán)川偉，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院金屬研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：