[发明专利]一种石墨烯废硫酸资源化的方法及系统

说明书

本发明提供了一种石墨烯废硫酸资源化的方法和系统，涉及资源环境技术领域。本发明将石墨烯废硫酸与氧化镁进行中和反应，再与氧化剂进行氧化反应，然后经絮凝处理得到沉淀物和滤液；将滤液进行循环浓缩、结晶和分离，直到分离所得分离液中硫酸钾质量浓度≥10％终止，以硫酸钾质量浓度≥10％的分离液作为第一母液，分离所得固体为硫酸镁；将第一母液依次进行共结晶和分离，得到硫酸钾镁共结晶物和第二母液，第二母液返回循环浓缩结晶的步骤。本发明使用氧化镁中和石墨烯废硫酸，得到硫酸镁和硫酸钾镁，实现硫酸和钾离子的回收；采用氧化法回收石墨烯废酸中的锰离子。本发明过程简单，石墨烯废硫酸全元素得到资源化处理，经济和社会效益显著。

技术领域

本发明涉及资源环境技术领域，特别涉及一种石墨烯废硫酸资源化的方法及系统。

背景技术

石墨烯是新兴的材料，应用前景极为广阔；目前石墨烯的主要生产工艺为氧化还原法，其中氧化过程主要采用改进的Hummers法，该法常用的有两种：①以高锰酸钾为强氧化剂，以硫酸插层；②先用过硫酸钾以及五氧化二磷对石墨粉进行预氧化，再以高锰酸钾为强氧化剂、以硫酸插层。

氧化过程会产生大量废硫酸，其中硫酸含量约30％～59％(wt％)，含锰离子约0.2％～2％(wt％)，含钾离子约0.2％～2％(wt％)，还有原料带入的微量重金属。目前，石墨烯废硫酸主要采用钙法中和，尚没有被充分资源化利用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石墨烯废硫酸资源化的方法及系统。本发明提供的方法及系统可实现石墨烯废硫酸全元素资源化，达到零排放。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种石墨烯废硫酸资源化的方法，包括以下步骤：

(1)将石墨烯废硫酸与氧化镁混合进行中和反应，得到中和反应液；

(2)将所述中和反应液与氧化剂混合进行氧化反应，得到氧化反应液；

(3)将所述氧化反应液与絮凝剂混合进行絮凝处理，固液分离后得到沉淀物和滤液；

(4)将所述滤液进行循环浓缩、结晶和分离，直到分离所得分离液中硫酸钾质量浓度≥10％终止，以硫酸钾质量浓度≥10％的分离液作为第一母液，分离所得的固体为硫酸镁；

(5)将第一母液依次进行共结晶和分离，得到硫酸钾镁共结晶物和第二母液；所述第二母液返回步骤(4)，重复进行步骤(4)、(5)。

优选地，所述中和反应的温度为40～110℃，所述中和反应液的pH为4～8。

优选地，所述氧化剂为双氧水、次氯酸钠和次氯酸钾中的一种或几种，所述氧化剂的质量为所述中和反应液质量的0.01～2％。

优选地，所述氧化反应的时间为0.1～1h。

优选地，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚合硫酸铁、聚合氯化铝和聚合硫酸铝中的一种或几种，所述絮凝剂的质量为所述氧化反应液质量的0.01～0.2％。

优选地，所述循环浓缩结晶中的浓缩方法为负压蒸发浓缩，温度为95～105℃。

优选地，所述步骤(4)中结晶的温度为25～40℃。

优选地，所述步骤(5)中共结晶的温度为5～25℃。

本发明提供了一种石墨烯废硫酸资源化的系统，所述系统的示意图如图1所示。本发明提供的石墨烯废硫酸资源化的系统包括：反应釜1，所述反应釜1包括固体入口、液体入口、液体出口和气体出口；

入口与所述反应釜1的液体出口连通的压滤机2，所述压滤机2包括液体出口和固体出口；

入口与所述压滤机2的固体出口连通的烘干机3；