[發明專利]一種潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法

有效

• 申請號: 201210513769.4
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103022528A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 秦野;張博;王麗娟;何虹祥;劉建國;嚴川偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: H01M8/00
• 分類號: H01M8/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及電池應用及能量恢復領域，具體為一種潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法。

背景技術

釩氧化還原液流電池，簡稱釩電池。是一種新型的電化學儲能系統，與傳統的蓄電池相比，具有可快速、大容量充放電、自放電率低和電池結構簡單等特點，它是滿足風能、太陽能等新型能源大規模儲能的理想電源形式。釩電池正負極電解液為含VO²⁺/VO₂⁺與V²⁺/V³⁺氧化還原電對的硫酸溶液，它不僅是導電介質，更是實現能量存儲的電活性物質，是釩電池儲能及能量轉化的核心。釩電池運行過程中，由于導電部件大多使用銅介質，使得銅在酸性介質中發生置換反應，銅離子大量融入電解液中，在電池長期運行過程中，銅離子會隨著電池電極表面的氧化還原過程而析出，沉積于質子交換膜以及電極表面，影響電池穩定運行。目前，還沒有關于處理釩電池電解液中銅離子方面的相關報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法，解決現有除銅技術中存在的耗能大、溶液二次污染、工藝成本高等缺點。

本發明的技術方案為：

一種潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法，以長期使用后且含有大量銅離子的釩電池用電解液為原料，在一定溫度范圍內，在一定真空度環境中，充分攪拌溶液，逐漸通入足量且潔凈的還原性氣體充分還原，使溶液中的二價銅離子轉化為亞銅離子，然后逐漸通入對亞銅離子有選擇性沉淀的潔凈氣體定向沉淀銅的方法。具體反應式如下：

Cu²⁺+e^-→Cu⁺

Cu⁺+S→Cu₂S↓

其中，待處理釩電解液釩濃度0.1~3mol/L，反應溫度需控制在60℃-100℃之間。

所述潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法，還原性氣體為以下一種或兩種以上：一氧化碳、氫氣、二氧化硫、臭氧、硫化氫。

所述潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法，對亞銅離子有選擇性沉淀的氣體為以下一種或兩種以上：二氧化硫、硫化氫、一氧化硫。

所述潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法，在反應進行過程中，采用外力攪拌，反應結束后持續攪拌1-2小時。

所述潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法，反應結束后，保證釩溶液靜置12小時以上。

所述潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法，待處理銅量與還原性氣體的摩爾比例為（1∶2）~（1∶4）。

所述潔凈去除含銅釩溶液中銅離子的方法，待處理銅量與沉淀銅用氣體的摩爾比例為（1∶1）~（1∶2）。

本發明的優點：

1、本發明以含銅廢電解液為原料，采用氣體還原的方法，不引入其他雜質、無需催化劑，操作容易，原料易得，可以明顯降低溶液中的銅離子含量，除銅率達到80%以上。

2、本發明操作簡單，適用于工業化大規模生產。

3、本發明耗能低，降低了除銅的費用，且處理后電解液性狀穩定。

具體實施方式

實施例1

對已知釩離子濃度為3mol/L的含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2.2g/L。取1000ml電解液，通入由二氧化硫和氫氣1:1體積比例混合的還原性氣體1.8升，使溶液中的二價銅離子轉化為亞銅離子，然后通入硫化氫0.8升，反應溫度為70℃，反應時間為3小時，在反應進行過程中進行攪拌，反應結束后持續攪拌2小時，靜置24小時，過濾出沉淀物，對溶液icp測定其中銅離子含量為225mg/L，除銅率89.77%。

實施例2

對已知釩離子濃度為3mol/L的含銅釩電池電解液測定其銅離子含量約為2.2g/L。取1000ml電解液，通入由一氧化碳和臭氧1:1體積比例混合的還原性氣體1.8升，使溶液中的二價銅離子轉化為亞銅離子，然后通入硫化氫和二氧化硫1:1體積比例混合的氣體0.8升，反應溫度為70℃，反應時間為2小時，在反應進行過程中進行攪拌，反應結束后持續攪拌2小時，靜置24小時，過濾出沉淀物，對溶液icp測定其中銅離子含量為300mg/L，除銅率86.36%。

實施例3