一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸及制备方法和应用，首先将蛋膜粉加入弱碱溶液，活化膜蛋白表面的‑OH、‑COOH、‑NH2官能团，再采用巯基乙酸对蛋膜表面的二硫键拆分形成巯基，之后与纤维材料混合加入表面活性剂、分散剂、消泡剂、增稠剂，通过辊压、拉伸、风干后，制得厚度为1‑2mm的蛋膜纸。本发明专利技术还公开了改性蛋膜纸吸收过滤金属离子的方法，通过控制溶液pH分离溶液中的铜、钴、镍贵金属离子和含锂滤液。本发明专利技术制备的蛋膜纸解决了传统过滤膜只过滤固体沉淀，对可溶性离子无法筛选的问题，解决了传统工艺工序复杂的问题，强碱强酸污染严重的问题，而且蛋膜纸原料简单易得，分离过程环保无污染，回收操作工艺简单，且易实现连续化生产，对锂电池中的贵金属回收具有重要的实际意义。

Modified egg film paper for recovering lithium battery and preparation method and application thereof

The invention provides a modified egg film paper for lithium battery recovery and its preparation method and application. First, the egg membrane powder is added to the weak alkali solution to activate the OH, COOH and NH2 functional groups on the surface of the membrane protein, and then the sulfhydryl group is split by mercapto acetic acid to form the two sulfur bond surface on the surface of the egg membrane and then mixed with the fiber material to join the surface activity. Sex agent, dispersant, defoamer and thickener were prepared. After rolling, drawing and drying, the egg thickness paper with a thickness of 1 2mm was obtained. The invention also discloses a method of absorbing and filtering metal ions by modified egg membrane paper, and separating copper, cobalt, nickel precious metal ions and lithium containing filtrate in solution by controlling solution pH. The egg membrane paper prepared by the invention solves the problem that the traditional filter membrane only filters solid precipitation and can not screen the soluble ions, solves the problem of complex process in traditional process, the serious alkali strong acid pollution is serious, and the egg membrane paper is simple and easy to get, the separation process is environmentally friendly, the recovery operation is simple and easy. The realization of continuous production is of great practical significance to the recovery of precious metals in lithium batteries.

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸及制备方法和应用
本专利技术涉及金属吸附剂领域，具体涉及金属吸附滤纸，特别是涉及一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸及制备方法和应用。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它一般采用含有小原子半径的含锂材料作为电极，主要用于电动自行车、电动汽车、电动摩托车、电动工具、太阳能光伏及风力发电储能系统、智能电网储能系统、移动通讯基站、电力、化工、医院备用UPS、EPS电源、安防照明、便携移动电源、笔记本电脑、电动玩具、矿山安全设备、数码产品等多种领域。与镍镉、镍氢电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量大、循环寿命长、安全性能好、自放电小、无记忆效应、可快速充放电、工作温度范围宽等诸多优点。锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，一价锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。充电时，一价锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反，一价锂离子从负极脱嵌，经过电解质回归到正极，回到初始状态。因此，伴随着锂离子电池的大规模生产和不断使用，产生了大量的废旧锂离子电池，造成贵金属的浪费和环境污染，如何回收废旧锂离子电池成为亟待解决的问题。锂离子电池的回收技术可分为两大类：干法回收技术和湿法回收技术。干法回收主要是指不通过溶液等媒介，直接实现材料或有价金属的回收方法，主要是通过物理分选法和高温热解法，对电池破碎进行粗筛分类。干法回收工艺流程较短，但是回收的针对性不强，是实现金属分离回收的初步阶段。湿法回收技术是以各种酸碱性溶液为转移媒介，将金属离子从电极材料中转移到浸出液中，再通过沉淀手段，将金属离子以盐、氧化物形式从溶液中提取出来，是目前主要处理废旧锂离子电池的主要技术。中国专利技术专利申请号201710648304.2公开了一种从废旧锂离子电池中回收金属的方法，回收锂离子电池的正极废料，并将正极废料制成阴极，惰性电极为对电极，在酸性电解液中进行电化学反应，将金属浸出，得到含有金属离子的溶液；调节上述溶液pH为9～10，充分搅拌后，离心，取上清液，在上清液中加入1,2,4,5-苯四羧酸，在100～160℃下水热反应5～12h，得到金属有机复合材料；所述金属为镍和/或钴，通过电化学的方法将正极材料中的金属浸出，确保了浸出的彻底性；同时，将已浸出的金属与有机物进行配位反应，作为新的锂电池正极或超级电容器正极的应用。中国专利技术专利申请号201310001972.8公开了一种从废旧锂离子电池中分离回收锂的方法，将废旧锂离子电池放电后进行拆分，对电池芯进行粉碎，将粉碎后的电池芯用无机酸和氧化剂进行浸出，过滤，得到滤液，将滤液的pH值调到大于或等于8，过滤除去杂质和沉淀，得到含锂离子的回收液，用树脂吸附回收液中的锂离子，对树脂进行解吸附，得到分离回收的锂盐。本专利技术提供了锂离子吸附回收的思路，但是，对其他金属离子无法选择分离。综上所述，目前湿法工艺比较复杂，使用的强碱强酸污染严重，缺少一种对锂离子电池的可溶性离子行之有效直接筛选的过滤材料和过滤方法。中国专利技术专利申请号201710246380.0公开了一种乙酰乙酸烯丙酯功能化氧化石墨烯的制备及作为镉离子吸附剂的应用，采用乙酰乙酸烯丙酯和丙烯酸对氧化石墨烯进行表面功能化。本专利技术制备的乙酰乙酸烯丙酯功能化氧化石墨烯可作为高效的镉离子吸附剂，并且可实现再生，具有良好的经济性。但是，这一吸附剂只对废水中的镉离子具有选择吸附作用，对其他离子的吸附性能不可调节，不能用于锂离子电池的回收。中国专利技术专利申请号201610733308.6公开了一种用于离子吸附的孔径可调滤纸的制备方法，中速定性滤纸切碎，用去离子水浸泡，加入超声波处理液，超声波处理，成滤纸熔浆，冷冻干燥，放入高分子溶液，磁力搅拌，然后放入带有相反电荷的高分子溶液中，磁力搅拌，将滤纸按照交替放入上述两种高分子溶液中，循环进行10-30次，调节高分子聚合物的吸附量，达到对孔径的调节，然后干燥，即成滤纸。本专利技术的核心在于采用带有相反电荷的高分子作为吸附剂，但是，这种离子吸附剂对多种离子比没有选择筛选作用。综上所述，目前锂离子电池的回收主要通过物理和化学方法将分装的锂离子电池分解，通过气化和沉淀的手段，获得不同金属元素的化合物，从而将金属离子提取出来。但是，这些物理和化学过程的工艺处理比较复杂，而且使用的强酸强碱污染严重，对离子的针对性无法可做到可调分离，即在不同的化学分离过程中需要采用各不相同的分离试剂，造成回收成本增加。目前虽然已经出现了采用离子吸附的方法分离金属离子的新方法，但是，所用的吸附材料不具备普适的离子选择吸附性能，为实现多种离子吸附，而往往造成需要相对应的多种离子吸附材料，造成成本提高，生产资料的浪费。因此，亟待开发出一种操作简单，分离性能可调节的环保型离子分离材料，解决锂离子电池回收行业中的问题。
技术实现思路
针对目前传统回收过滤工序前处理复杂，使用的强碱强酸污染严重，对可溶性离子针对性筛选不可调的缺陷，本专利技术提出一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸及制备方法和应用，从而环保无污染的分离，且回收操作工艺简单，易实现连续化生产，对锂电池中的贵金属回收具有重要的实际意义。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸的制备方法，采用表面活化的蛋膜粉与纤维材料混合，具体方法如下：（1）将蛋膜粉加入弱碱性溶液中，搅拌均匀，对表面改性20-50分钟，活化膜蛋白表面的-OH、-COOH、-NH2官能团，然后采用巯基乙酸对蛋膜表面的二硫键拆分形成巯基，得到表面改性的蛋膜粉；（2）将步骤（1）得到的表面改性的蛋膜粉与纤维材料混合，并按质量份数加入表面活性剂、消泡剂、增稠剂，搅拌均匀，得到蛋膜纸前驱体；（3）步骤（2）的蛋膜纸前驱体经过轧辊碾压，拉伸，之后经过风干，制得厚度为1-2mm的蛋膜纸。优选的，步骤（1）所述蛋膜粉与弱碱性溶液的重量比例为1:3-7，弱碱性溶液为pH=9-10的氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的至少一种；所述搅拌速度为60-280rpm。优选的，步骤（1）所述巯基乙酸与蛋膜粉的重量比例为0.5-3.1:1。优选的，步骤（2）所述表面改性的蛋膜粉与纤维材料的重量比例为1:1-3；所述纤维材料为天然纤维、无机纤维和合成纤维中的至少一种。优选的，步骤（2）所述表面活性剂为氟表面活性剂；所述消泡剂为GP型消泡剂、GPE型消泡剂中的一种；所述增稠剂为阿拉伯胶、卡拉胶、果胶、琼胶、海藻酸类、罗望子胶中的一种；所述表面活性剂、消泡剂、增稠剂与表面改性的蛋膜粉的重量比为0.01-0.14:0.01-0.16:0.01-0.21:1。优选的，步骤（3）所述拉伸，拉伸比为3:2。一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸，由上述方法制备得到。本专利技术还提供了一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸的应用方法，将上述的改性蛋膜纸作为滤纸，对弱酸溶解去除有机粘结剂的正极材料溶液进行过滤，经过多层过滤，通过控制溶液pH分离溶液中的铜、钴、镍贵金属离子，滤液为含锂溶液。优选的，所述弱酸为pH为4-5的稀酸溶液。优选的，所述多层过滤为第一层控制溶液pH=6的条件下，吸附钴金属离子，第二层控制溶液的pH=6.5的条件下，吸附铜金属离子，第三层控制溶液的pH=本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸的制备方法，采用表面活化的蛋膜粉与纤维材料混合，具体方法如下：（1）将蛋膜粉加入弱碱性溶液中，搅拌均匀，对表面改性20‑50分钟，活化膜蛋白表面的‑OH、‑COOH、‑NH2官能团，然后采用巯基乙酸对蛋膜表面的二硫键拆分形成巯基，得到表面改性的蛋膜粉；（2）将步骤（1）得到的表面改性的蛋膜粉与纤维材料混合，并按质量份数加入表面活性剂、消泡剂、增稠剂，搅拌均匀，得到蛋膜纸前驱体；（3）步骤（2）的蛋膜纸前驱体经过轧辊碾压，拉伸，之后经过风干，制得厚度为1‑2mm的蛋膜纸。

【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸的制备方法，采用表面活化的蛋膜粉与纤维材料混合，具体方法如下：（1）将蛋膜粉加入弱碱性溶液中，搅拌均匀，对表面改性20-50分钟，活化膜蛋白表面的-OH、-COOH、-NH2官能团，然后采用巯基乙酸对蛋膜表面的二硫键拆分形成巯基，得到表面改性的蛋膜粉；（2）将步骤（1）得到的表面改性的蛋膜粉与纤维材料混合，并按质量份数加入表面活性剂、消泡剂、增稠剂，搅拌均匀，得到蛋膜纸前驱体；（3）步骤（2）的蛋膜纸前驱体经过轧辊碾压，拉伸，之后经过风干，制得厚度为1-2mm的蛋膜纸。2.根据权利要求1所述一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述蛋膜粉与弱碱性溶液的重量比例为1:3-7，弱碱性溶液为pH=9-10的氨水、氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液中的至少一种。3.根据权利要求1所述一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述巯基乙酸与蛋膜粉的重量比例为0.5-3.1:1。4.根据权利要求1所述一种用于锂电池回收的改性蛋膜纸的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述表面改性的蛋膜粉与纤维材料的重量比例为1:1-3；所述纤维材料为天然纤维、无机纤维和合成纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆，廖健淞，
申请(专利权)人：成都新柯力化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51