一种废钒电池电解液的回收利用方法

技术领域

本发明涉及电解液回收利用技术领域，具体地说，涉及一种废钒电池电解液的回收利用方法。

背景技术

钒电池全称钒氧化还原液流电池，具有使用寿命长、容量大、功率大、安全性能高等一系列优点。基于其独特的优势，钒电池储能系统可应用领域广阔。它可作为医院、工厂、军事基地和办公大楼等地方的紧急供电设施；也可通过在加油站补充或更换电解液实现“快速再充电”；可用作通讯、无线电转播站等的供电系统、铁路信息指示、军用装置等；可作为工业卡车、叉车、递送车辆、公交客车、潜艇等交通工具的机载电源；还适用于边远地区家庭供电系统以及太阳能、风能的配套的储能设备；尤其是可用作为大规模储能系统和电网调峰。

全钒液流电池是氧化还原液流电池的一个重要组成部分，其正负极电解质溶液中分别含有V(Ⅴ)/V(Ⅳ)、V(Ⅲ)/V(Ⅱ)钒化合物的溶液，它不仅是能量存储的活性物质，更是全钒液流电池储能及能量转化的核心。全钒液流电池在充放电过程中发生如下反应：正极:VO2++H2O→VO2++2H++e；负极:V3++e→V2+。

由于钒离子的互串及副反应的不断发生，电池长期运行后，正负极电解液浓度和价态严重失衡，浓度下降明显，正极剩余大量V5+或者负极剩余大量V2+，严重影响电池的性能，导致电解液不可再利用。鉴于此，急需一种快速、成本低和回收率高的废钒电池电解液的回收利用方法来解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废钒电池电解液的回收利用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种废钒电池电解液的回收利用方法，包括以下步骤：

S1、将废弃的钒电池电解液中加入氧化剂，在常温条件下进行深度氧化处理，使钒电池电解液中低阶钒氧化形成五价钒；

S2、将氧化后的钒电池电解液进行浓度调节，形成浓缩液，并加入酸溶液和碱溶液对浓缩液的pH值进行调节；

S3、升温，然后加入硫酸铵至浓缩液中，搅拌沉钒，抽滤后，将滤饼放置在马弗炉中煅烧，即可制得五氧化二钒；

S4、将回收的五氧化二钒加入浓硫酸溶液中，进行水浴加热，使五氧化二钒充分溶解至粘稠状，之后采用去离子水稀释配置形成电解液即可。

本发明中通过氧化处理，使低价钒形成符合电解液使用的高价钒，氧化后通过浓度调节，沉钒后的煅烧处理还原五氧化二钒，再将回收的五氧化二钒加入之浓硫酸中进行电解液的配置，使的回收后的钒能够快速投入使用，形成的电解液可用做全新电解液的使用。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，氧化剂选自高锰酸钾、高氯酸、氯酸、次氯酸钠和氯酸钠中的至少一种。

作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，氧化剂的使用量为10-17份。

作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，电解液的浓度调节至20-30g/L。

作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，氧化后的钒电池电解液浓度较低的情况下，采用加热的方式浓缩，提高浓度；氧化后的钒电池电解液浓度较高的情况下，采用去离子水稀释，降低浓度。

作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，浓缩液的pH值调节至2.5-3.5，酸溶液优选采用高浓度硫酸，碱溶液优选采用高浓度氢氧化钠。

作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，温度提升至80-90℃，搅拌时间为100-120min沉钒，煅烧温度为450-600℃。

作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，硫酸铵的使用量为5-12份。

作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，五氧化二钒与浓硫酸溶液的摩尔比为1:4-5，水浴温度为55-65℃。

作为本技术方案的进一步改进，所述S4中，废弃的钒电池电解液回收利用率为91.7-93.1％。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该废钒电池电解液的回收利用方法中，将废弃的钒电池电解液通过氧化处理，使低价钒形成符合电解液使用的高价钒，氧化后通过浓度调节，沉钒后的煅烧处理还原五氧化二钒，再将回收的五氧化二钒加入之浓硫酸中进行电解液的配置，使的回收后的钒能够快速投入使用，经过该处理后的废弃钒电池电解液回收后，利用率达到了91.7-93.1％，且处理工序简单，处理用料少成本低，适合推广使用。

附图说明

图1为本发明的整体流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种废钒电池电解液的回收利用方法，其包括以下步骤：

(1)、将废弃的钒电池电解液中加入氧化剂10-17份，在常温条件下进行深度氧化处理，使钒电池电解液中低阶钒氧化形成五价钒；

其中氧化剂选自高锰酸钾、高氯酸、氯酸、次氯酸钠和氯酸钠中的至少一种；

(2)、将氧化后的钒电池电解液进行浓度调节，将电解液调节至浓度为20-30g/L的浓缩液，并加入酸溶液和碱溶液将浓缩液的pH值调节至2.5-3.5；

其中，氧化后的钒电池电解液浓度较低的情况下，采用加热的方式浓缩，提高浓度；氧化后的钒电池电解液浓度较高的情况下，采用去离子水稀释，降低浓度；

酸溶液优选采用高浓度硫酸，碱溶液优选采用高浓度氢氧化钠；

(3)、将温度提升至80-90℃，然后加入硫酸铵5-12份至浓缩液中，搅拌100-120min沉钒，抽滤后，将滤饼放置在马弗炉中在温度为450-600℃的条件下煅烧，即可制得五氧化二钒；

(4)、将回收的五氧化二钒加入浓硫酸溶液中，并按摩尔比1:4-5，温度为55-65℃的条件下进行水浴加热，使五氧化二钒充分溶解至粘稠状，之后采用去离子水稀释配置形成电解液即可，回收利用率为91.7-93.1％。

本发明将废弃的钒电池电解液通过氧化处理，使低价钒形成符合电解液使用的高价钒，氧化后通过浓度调节，沉钒后的煅烧处理还原五氧化二钒，再将回收的五氧化二钒加入之浓硫酸中进行电解液的配置，使的回收后的钒能够快速投入使用，经过该处理后的废弃钒电池电解液回收后，利用率达到了91.7-93.1％，且处理工序简单，处理用料少成本低，适合推广使用。

本发明根据不同的工艺条件，通过以下具体的实施例来对本发明提供的废钒电池电解液的回收利用方法具体说明。

实施例1

(1)、将废弃的钒电池电解液中加入高锰酸钾10份，在常温条件下进行深度氧化处理，使钒电池电解液中低阶钒氧化形成五价钒；

(2)、将氧化后的钒电池电解液进行浓度调节，将电解液调节至浓度为20g/L的浓缩液，并加入酸溶液和碱溶液将浓缩液的pH值调节至2.5；

其中，氧化后的钒电池电解液浓度较低的情况下，采用加热的方式浓缩，提高浓度；氧化后的钒电池电解液浓度较高的情况下，采用去离子水稀释，降低浓度；

(3)、将温度提升至80℃，然后加入硫酸铵5份至浓缩液中，搅拌100min沉钒，抽滤后，将滤饼放置在马弗炉中在温度为450℃的条件下煅烧，即可制得五氧化二钒；

(4)、将回收的五氧化二钒加入浓硫酸溶液中，并按摩尔比1:4，温度为55℃的条件下进行水浴加热，使五氧化二钒充分溶解至粘稠状，之后采用去离子水稀释配置形成电解液即可，回收利用率为91.7％。

实施例2

(1)、将废弃的钒电池电解液中加入高氯酸14份，在常温条件下进行深度氧化处理，使钒电池电解液中低阶钒氧化形成五价钒；

(2)、将氧化后的钒电池电解液进行浓度调节，将电解液调节至浓度为25g/L的浓缩液，并加入酸溶液和碱溶液将浓缩液的pH值调节至3；

其中，氧化后的钒电池电解液浓度较低的情况下，采用加热的方式浓缩，提高浓度；氧化后的钒电池电解液浓度较高的情况下，采用去离子水稀释，降低浓度；

(3)、将温度提升至85℃，然后加入硫酸铵9份至浓缩液中，搅拌110min沉钒，抽滤后，将滤饼放置在马弗炉中在温度为500℃的条件下煅烧，即可制得五氧化二钒；

(4)、将回收的五氧化二钒加入浓硫酸溶液中，并按摩尔比1:4.5，温度为60℃的条件下进行水浴加热，使五氧化二钒充分溶解至粘稠状，之后采用去离子水稀释配置形成电解液即可，回收利用率为93.1％。

实施例3

(1)、将废弃的钒电池电解液中加入氯酸17份，在常温条件下进行深度氧化处理，使钒电池电解液中低阶钒氧化形成五价钒；

(2)、将氧化后的钒电池电解液进行浓度调节，将电解液调节至浓度为30g/L的浓缩液，并加入酸溶液和碱溶液将浓缩液的pH值调节至3.5；

其中，氧化后的钒电池电解液浓度较低的情况下，采用加热的方式浓缩，提高浓度；氧化后的钒电池电解液浓度较高的情况下，采用去离子水稀释，降低浓度；

(3)、将温度提升至90℃，然后加入硫酸铵12份至浓缩液中，搅拌120min沉钒，抽滤后，将滤饼放置在马弗炉中在温度为600℃的条件下煅烧，即可制得五氧化二钒；

(4)、将回收的五氧化二钒加入浓硫酸溶液中，并按摩尔比1:5，温度为65℃的条件下进行水浴加热，使五氧化二钒充分溶解至粘稠状，之后采用去离子水稀释配置形成电解液即可，回收利用率为92.5％。

实施例4

(1)、将废弃的钒电池电解液中加入次氯酸钠15份，在常温条件下进行深度氧化处理，使钒电池电解液中低阶钒氧化形成五价钒；

(2)、将氧化后的钒电池电解液进行浓度调节，将电解液调节至浓度为28g/L的浓缩液，并加入酸溶液和碱溶液将浓缩液的pH值调节至3.2；

其中，氧化后的钒电池电解液浓度较低的情况下，采用加热的方式浓缩，提高浓度；氧化后的钒电池电解液浓度较高的情况下，采用去离子水稀释，降低浓度；

(3)、将温度提升至87℃，然后加入硫酸铵10份至浓缩液中，搅拌115min沉钒，抽滤后，将滤饼放置在马弗炉中在温度为550℃的条件下煅烧，即可制得五氧化二钒；

(4)、将回收的五氧化二钒加入浓硫酸溶液中，并按摩尔比1:4.5，温度为60℃的条件下进行水浴加热，使五氧化二钒充分溶解至粘稠状，之后采用去离子水稀释配置形成电解液即可，回收利用率为92.7％。

实施例5

(1)、将废弃的钒电池电解液中加入氯酸钠12份，在常温条件下进行深度氧化处理，使钒电池电解液中低阶钒氧化形成五价钒；

(2)、将氧化后的钒电池电解液进行浓度调节，将电解液调节至浓度为23g/L的浓缩液，并加入酸溶液和碱溶液将浓缩液的pH值调节至2.8；

其中，氧化后的钒电池电解液浓度较低的情况下，采用加热的方式浓缩，提高浓度；氧化后的钒电池电解液浓度较高的情况下，采用去离子水稀释，降低浓度；

(3)、将温度提升至85℃，然后加入硫酸铵7份至浓缩液中，搅拌110min沉钒，抽滤后，将滤饼放置在马弗炉中在温度为450℃的条件下煅烧，即可制得五氧化二钒；

(4)、将回收的五氧化二钒加入浓硫酸溶液中，并按摩尔比1:5，温度为65℃的条件下进行水浴加热，使五氧化二钒充分溶解至粘稠状，之后采用去离子水稀释配置形成电解液即可，回收利用率为92.2％。

上述实施例1-5中各方法材料用量及工艺参数，见表1-表2；

表1实施例1-5中各方法材料用量

表2实施例1-5中各方法工艺参数

根据表1-表2所示，本发明实施例1-5所提供的废钒电池电解液的回收利用方法，在不同的工艺条件下，对于电解液的回收再利用率均在90％以上，说明本发明采用的废钒电池电解液的回收利用方法可提高废弃废钒电池电解液回收利用率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。