[发明专利]一种高纯度高浓度钒电池电解液的制备方法

摘要

本发明涉及一种高纯度高浓度钒电解液的制备方法，与传统钒电解液以五氧化二钒为原料不同，本方法采用了钒厂生产的合格钒液为原料，经过除杂、沉钒、还原、萃取、除油几个步骤，经过四步除杂、一步还原的过程，有效去除电解液中的杂质，得到浓度为1～4M的高纯度、高浓度的全钒液流电池的硫酸氧钒电解液。此方法以初始钒液为原料，成本低，且具有制备步骤简单，反应条件温和，得到电解液产品纯度高的优点，适合于在全钒液流电池中应用。

主权项

一种高纯度高浓度钒电解液的制备方法，其特征在于：该制备方法经过初步的除杂→沉钒→还原→萃取→除油，直接由五价钒酸钠溶液制备成为高纯的四价硫酸氧钒溶液；具体步骤是：(1)除杂：在原液中加入除杂剂，使钒液中含量较高的杂质形成沉淀，过滤去除；在pH＝8～9的范围内，用铝盐、镁盐和钙盐除去钒液中的硅酸根、铬酸根、磷酸根杂质阴离子；在pH＝10～11的范围内，用碳酸根、硫离子除去钒液中的金属杂质阳离子；铝盐与硅酸根的物质的量之比为1∶1～1∶1.2，镁盐与铬酸根的物质的量之比为1∶1～1∶1.2，钙盐与磷酸根的物质的量之比为1∶0.7～1∶1.2；(2)沉钒：在除杂后原液中加入钒的沉淀剂，形成钒酸盐晶体沉淀，与原液中的其他杂质分离；采用弱酸性氨沉、酸性铵沉和碱性氨沉中的一种或几种配合使用；首先用硫酸调节溶液pH＝5左右，加入一定量的氯化铵，进行弱酸性氨沉；然后用硫酸调节溶液酸度至2～2.5，同时加热至95～100度，进行酸性氨沉；得到的偏钒酸铵沉淀用水溶解，用氨水调节pH＝9，进行碱性氨沉，最终得到偏钒酸铵沉淀；弱酸性氨沉过程中，氯化铵与钒的物质的量之比为1～1.5∶3，碱性氨沉过程中，氨水与钒的物质的量之比为1～1.5∶1；(3)还原：在钒酸盐沉淀中加入还原剂，调节酸度，使钒酸盐还原成为硫酸氧钒；采用无机物如羟氨联氨、采用有机物如草酸作为还原剂，采用无机酸如硫酸、采用有机酸如醋酸调节溶液的pH＜1，将偏钒酸铵还原成为硫酸氧钒；(4)萃取：将还原得到硫酸氧钒用酸性萃取剂进行萃取，3～4M的硫酸进行反萃，进一步纯化硫酸氧钒溶液；采用中性含氧酯类化合物和酸性含磷化合物作为萃取剂；萃取过程中，采用30～40％的磷酸二异辛酯作为萃取剂，采用5～10％的磷酸三丁酯作为协萃剂，采用磺化煤油作为稀释剂；反萃过程中，采用3～4M的硫酸作为反萃剂；萃取相比为1∶1，反萃相比为1∶1；在萃取后，萃取剂用硫酸反萃，萃余液用氨水、氢氧化钠、碳酸钙或碳酸钡调节的pH值为2～3，再用反萃后的萃取剂进行下一级萃取；如此萃取‑反萃4～6级完成萃取过程；(5)除油：采用活性炭吸附硫酸氧钒溶液表面残余的有机相，制备成为高纯的硫酸氧钒溶液；活性炭在应用之前经过酸洗、水洗、高温处理，除去有机和无机杂质；除杂后的活性碳粉加入到反萃液中，经过加热、冷却、过滤除油。