[发明专利]利用电容去离子技术分离富集五价钒的方法

说明书

本发明提供了一种利用电容去离子技术分离富集五价钒的方法，包括以下步骤：(1)将碳材料和三脂肪胺类萃取剂混合，得到负载碳材料(2)将负载碳材料、粘结剂、溶剂按一定比例混合混合，均匀喷覆(涂抹)在集电极表面，烘干后得到电极板；(3)将电极板平行置于电容去离子模块中，连接直流电源，然后将pH为1.5～2.5的五价钒溶液通入电容去离子模块进行吸附处理；(4)先向吸附后的电容去离子模块中通入稀盐酸洗涤，之后短接或反接电极板的正负极，通入碳酸钠溶液，进行脱附过程，最终得到富钒液。本发明具有操作简单，能量消耗小、药剂使用量少和环境友好等优点。

技术领域

本发明属于湿法冶金提钒领域，具体涉及一种利用电容去离子技术分离富集五价钒的方法。

背景技术

电容去离子法是是一种基于双电层电容理论的水质淡化净化技术，它被广泛运用于海水淡化、工农业用水除盐和生活用水除盐。例如公开号为CN104909439A的专利介绍了一种含盐废水的电吸附除盐方法，通过对含盐废水进行电吸附处理达到除盐的效果。但电容去离子技术缺乏在金属离子分离富集方面的应用。

石煤是我国特有的一种含钒资源，清洁高效地从石煤中提取钒一直是学者们的研究热点。焙烧-酸浸提钒工艺由于具有钒回收率高、对矿石适应性强等特点，是目前石煤提钒领域广泛采用的工艺之一。在焙烧过程中，有部分钒被氧化至五价而进入浸出液。由于石煤中含钒少，导致酸浸液中钒浓度较低，杂质较多，不利于后续沉钒作业。公开号为106350671A的专利介绍了一种从石煤酸浸液中净化富集钒的方法，通过调节pH值、还原、萃取、洗涤、反萃取等步骤从石煤提钒酸浸液中分离富集钒，其中萃取、洗涤、反萃取是从酸浸液中分离富集钒的关键环节，这一过程操作复杂，而且使用了大量萃取剂，成本较高，另外生产过程中不可避免地会发生萃取剂的流失，对环境污染较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简单、能耗低、药剂用量较少、环境友好的钒分离富集技术，达到从含钒溶液中分离富集钒的目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：利用电容去离子技术分离富集五价钒的方法，其特征在于所述方法的步骤是：

(1)制备负载碳材料：将碳材料与萃取剂按固液比(g/mL)1:10～100混合，超声搅拌1～3h，搅拌转速为40～70r/min，经固液分离，将所得的固体用固体质量10～15倍的纯水进行洗涤，然后将洗涤后的固体在40～65℃下真空干燥3～7h，得到负载碳材料；

(2)制备电极板：取步骤(1)中得到的负载碳材料，加入负载碳材料质量9％～17％的粘结剂，再按照负载碳材料与有机溶剂的固液比(g/mL)1:3～8加入有机溶剂，超声搅拌1～2h，搅拌转速120～130r/min，得到负载碳材料浆体，再将负载材料浆体均匀喷覆或涂抹在集电极两面，然后将集电极在40～65℃下真空干燥3～5h，得到电极板；

(3)处理含钒溶液：将多组电极板按间距0.3～0.7cm平行置于电容去离子模块中，将平行排列的电极板分别接通到直流电源正负极上，设定直流电源电压为0.5～1.7V，然后将待处理的含五价钒溶液通入电容去离子模块中进行处理，控制含五价钒溶液在平行电极板间的流速为20～60cm/min，流出电容去离子模块的含五价钒溶液又通入电容去离子模块进行循环处理；

(4)五价钒的脱附：当电极板达到吸附饱和后，将电容去离子模块中的含五价钒溶液排净，再通入0.2～0.5mol/L的盐酸，去除杂质离子，再然后分别将连接到直流电源正负极的电极板短接或反接，然后再将0.3～0.6mol/L碳酸钠通入到电容去离子模块中，流出电容去离子模块的溶液又通入电容去离子模块进行循环脱附处理，得到富钒液。

按上述方案，所述步骤(1)中的碳材料为活性炭、碳气凝胶、碳纳米管、介孔碳、碳纳米纤维中的一种或几种。