[发明专利]一种含铜钒溶液中铜离子的去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池应用及能量恢复领域，具体为一种含铜钒溶液中铜离子的去除方法。

背景技术

钒氧化还原液流电池，简称钒电池。是一种新型的电化学储能系统，与传统的蓄电池相比，具有可快速、大容量充放电、自放电率低和电池结构简单等特点，它是满足风能、太阳能等新型能源大规模储能的理想电源形式。钒电池正负极电解液为含VO²⁺/VO₂⁺与V²⁺/V³⁺氧化还原电对的硫酸溶液，它不仅是导电介质，更是实现能量存储的电活性物质，是钒电池储能及能量转化的核心。钒电池运行过程中，由于导电部件大多使用铜介质，使得铜在酸性介质中发生置换反应，铜离子大量融入电解液中，在电池长期运行过程中，铜离子会随着电池电极表面的氧化还原过程而析出，沉积于质子交换膜以及电极表面，影响电池稳定运行。目前，还没有关于处理钒电池电解液中铜离子方面的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铜钒溶液中铜离子的去除方法，解决现有含铜电解液重复利用、回收等方面的问题。

本发明的技术方案为：

一种含铜钒溶液中铜离子的去除方法，以长期使用后且含有铜离子的钒电池用电解液为原料，在一定温度范围内，添加有机-无机复合还原剂和除铜剂，待充分反应后进行静置，再移出溶液中含铜沉淀物，以除去溶液中的铜离子；具体反应式如下：

2Cu²⁺+SO₃^2-+S^2-→Cu₂S↓+SO₃

其中，待处理钒电解液钒浓度0.1~3mol/L，反应温度需控制在60℃-100℃之间。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，有机还原剂包括以下一种或两种以上：羧酸类、醛类、醇类、不饱和烃类；无机还原剂包括以下一种或两种以上：亚硫酸盐、焦硫酸盐、硫化物。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，有机还原剂为以下一种或两种以上：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；无机还原剂为以下一种或两种以上：焦硫酸钠、焦硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钾。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，复合还原剂中有机还原剂与无机还原剂的质量比例为（1∶1）~（1∶4）。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，除铜剂为以下一种或两种以上：硫化物、硫氢化物、硫氰化物、硫单质。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，除铜剂为以下一种或两种以上：硫化钠、硫化钾、硫氢化钠、硫氢化钾、硫氰化钠、硫氰化钾、硫粉。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，在反应进行过程中，采用外力搅拌，反应结束后持续搅拌1-3小时。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，反应结束后，保证钒溶液静置24小时以上。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，待处理铜量与还原剂的质量比例为（1∶1）~（1∶3）。

所述的含铜钒溶液中铜离子的去除方法，待处理铜量与除铜剂的质量比例为（1∶1）~（1∶2）。

本发明的优点：

1、本发明以含铜废电解液为原料，采用化学还原的方法，在常压下进行，工艺简单，操作容易，原料易得，可以明显降低溶液中的铜离子含量，除铜率达到85%以上。

2、本发明化学试剂用量少，减少二次污染危险，且不使用二氧化硫，硫化氢等有毒气体，环境污染小。

3、本发明耗能低，节约能源，且经处理后的电解液性状稳定。

4、本发明所采用的有机－无机复合还原剂，其主要成分均为环境友好型物质，不会对环境产生有害影响，符合钒电池的绿色环保的特征。并且用量低，对成本控制不会造成较大影响。

具体实施方式

实施例1

对已知钒离子浓度为3mol/L的含铜钒电池电解液测定其铜离子含量约为2.2g/L。取1000ml电解液，还原剂为甲酸1g、甘油0.5g、焦硫酸钠2g和亚硫酸钠1g，除铜剂为硫化钠2g和硫粉1.5g，反应温度为80℃，在反应进行过程中进行搅拌，反应结束后持续搅拌2小时，静置24小时，过滤出沉淀物，对溶液icp测定其中铜离子含量为155mg/L，除铜率92.95%。

实施例2