[發(fā)明專利]一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010294911.5
• 申請(qǐng)日: 2020-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN111470670A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志興;鄧陽歌;郭華軍;顏果春;王接喜;李新海;胡啟陽;彭文杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F9/06
• 分類號(hào): C02F9/06;C02F1/461;H01M8/008;C02F103/34
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 黃藝平

本發(fā)明提供了一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，包括以下步驟：步驟1，凈化；步驟2，混合升溫；步驟3，電解。該發(fā)明利用三室電解槽，采用陰離子、陽離子的雙膜進(jìn)行電解。電解所需的電流由氫氧燃料電池提供，電解產(chǎn)生的氧氣與氫氣則供給燃料電池作為燃料，整個(gè)電解過程為連續(xù)作業(yè)，運(yùn)行成本低、生產(chǎn)能力大；得到的硫酸、氫氧化鈉純凈無雜質(zhì)，產(chǎn)品濃度更高；實(shí)現(xiàn)硫酸鈉廢液中有價(jià)成分的再利用，在處理廢液的同時(shí)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的化工產(chǎn)品；且無任何廢水、廢氣、廢渣的排放，綠色環(huán)保；產(chǎn)生的氫氣、氧氣可直接用作燃料電池的燃料，而燃料電池又可以為電解室提供電能，實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用，極大地節(jié)省了電解的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)廢液回收領(lǐng)域，特別涉及一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法。

背景技術(shù)

十水硫酸鈉俗稱芒硝，無水硫酸鈉俗稱元明粉，它們常被籠統(tǒng)地稱為芒硝。元明粉廣泛應(yīng)用于化工、紡織、建材等領(lǐng)域。芒硝是一種礦產(chǎn)資源，也是許多工業(yè)產(chǎn)品如維生素C,人造絲,鉻鹽等生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品，一般來說，對(duì)于該副產(chǎn)品的處理方式有兩種，一種是直接排放，雖然硫酸鈉廢液不會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接的污染，但是其仍會(huì)造成水體的富營養(yǎng)化，基于此目前世界上大部分國家已經(jīng)限制了硫酸鈉廢液的排放；另一種處理方式是進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，該方式可以得到硫酸鈉晶體，不過耗費(fèi)的能源較大、成本較高，且得到的硫酸鈉晶體應(yīng)用價(jià)值本身不高。

除上述所說，硫酸鈉廢液的處理也困擾著許多化工、冶金企業(yè)，這是因?yàn)榱蛩崤c氫氧化鈉一直作為優(yōu)良的浸出劑和沉淀劑受到廣大化工、冶金企業(yè)的青睞，如鎳礦的浸出與沉淀、鎂礦的浸出與沉淀以及鈾礦的提取等等，因而在企業(yè)的生產(chǎn)過程中難免會(huì)產(chǎn)生大量的硫酸鈉廢液，如不能有效地處理不僅造成環(huán)境的破壞而且還造成大量的資源浪費(fèi)。

在電池回收領(lǐng)域，硫酸鈉廢液的處理也是一個(gè)棘手的問題，鉛膏是鉛蓄電池中極為重要的組成部分，而目前回收再生產(chǎn)鉛膏通常是采用環(huán)保型的濕法脫硫—低溫熔煉工藝，我國《再生鉛準(zhǔn)入條件》明確規(guī)定“對(duì)分選出的鉛膏必須進(jìn)行脫硫預(yù)處理或送硫化鉛精礦冶煉廠合并處理，脫硫母液必須進(jìn)行處理并回收副產(chǎn)品”，而處理廢舊鉛蓄電池常用的脫硫劑為碳酸鈉，處理后會(huì)產(chǎn)生大量的硫酸鈉廢液。鋰離子電池回收工藝中，為了使正極材料粉末分離，硫酸常用作浸出劑，氫氧化鈉常用作沉淀劑，不可避免地產(chǎn)生大量硫酸鈉廢液，因而硫酸鈉廢液的資源化回收是一個(gè)大問題。

目前常用的處理硫酸鈉廢液的工藝主要有樹脂吸附、膜分離和多級(jí)蒸發(fā)等等，中國專利文獻(xiàn)CN105776466A公開了一種硫酸鈉廢水的凈化方法，它是在設(shè)有三個(gè)反應(yīng)槽的凈化系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)進(jìn)行，需要在反應(yīng)槽中添加亞硫酸氫鈣和氫氧化鈣。中國專利文獻(xiàn)CN106517626A公開了一種硫酸鈉廢水的處理工藝，該工藝通過蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶和干燥等步驟將硫酸鈉廢液制成了可供出售的硫酸鈉晶體。以上方法均可以實(shí)現(xiàn)硫酸鈉的資源化回收，但是效率低、收益小。基于氯堿工藝中比較成熟的離子膜法電解技術(shù)，中國專利文獻(xiàn)CN103060834A公開了一種電解硫酸鈉的工藝流程，該方法通過連續(xù)作業(yè)可以實(shí)現(xiàn)硫酸鈉廢液再生成硫酸和氫氧化鈉溶液，但是由于只采用單膜進(jìn)行電解，產(chǎn)出來的硫酸品相不高，且電解時(shí)槽電壓過大、能耗大，生產(chǎn)成本過高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，其目的是為了提供一種高效、清潔且能實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)的方式進(jìn)行硫酸鈉廢液的電解回收。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種氫氧燃料電池電解硫酸鈉廢液回收再利用的方法，包括以下步驟：

步驟1，凈化：

將硫酸鈉廢液進(jìn)行物理沉降和化學(xué)凈化，除去溶液中的雜質(zhì)，得到凈化后的硫酸鈉溶液；

步驟2，混合升溫：

將步驟1得到的凈化后的硫酸鈉溶液在硫酸鈉混合槽中加熱升溫，并與稀硫酸充分混合，通過硫酸鈉晶體以及電解用水調(diào)節(jié)硫酸鈉溶液的濃度；

步驟3，電解：