一种硫酸氧钒的制备方法及其制得的硫酸氧钒晶体技术

本发明专利技术公开了一种硫酸氧钒的制备方法及其制得的硫酸氧钒晶体，涉及无机材料分离纯化技术领域。该硫酸氧钒的制备方法包括以下步骤：将五价钒溶液和还原剂混合反应后得到四价钒溶液；将四价钒溶液提纯后，调整pH为7‑8析出四价钒水合物；用硫酸溶解四价钒水合物进行重结晶。方法简便易行，易于工业化操作，更为重要的是原料无需提纯成本低，产品晶体粒度均匀。本发明专利技术还提供了一种硫酸氧钒晶体，其通过上述制备方法制备而得，晶体纯度高且产品生产成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种硫酸氧钒的制备方法及其制得的硫酸氧钒晶体
本专利技术涉及无机材料分离纯化
，且特别涉及一种硫酸氧钒的制备方法及其制得的硫酸氧钒晶体。
技术介绍
硫酸氧钒溶液不仅是四价钒电解液及其他价态钒电解液的中间产品，也可作为硫酸氧钒晶体的原料。目前国内市场上硫酸氧钒溶液的制备主要是以五氧化二钒为原料，在硫酸中溶解再还原得到四价钒电解液，如：专利CN103420415B、CN102951680B和CN101805020B；也可以将五氧化二钒还原后再溶解于硫酸中获得四价钒电解液，如：专利CN103401010B。但是，在硫酸氧钒的制备过程中存在着原料提纯及产品提纯的成本高，且收率低的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硫酸氧钒的制备方法，旨在提升硫酸氧钒的收率同时降低纯化成本。本专利技术的另一目的在于提供一种硫酸氧钒晶体，其制备方法简便易行，产品的粒度均匀且成本低。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出了一种硫酸氧钒的制备方法，包括以下步骤：将五价钒溶液和还原剂混合反应后得到四价钒溶液；将四价钒溶液提纯后，调整pH为7-8析出四价钒水合物；用硫酸溶解四价钒水合物进行重结晶。本专利技术还提出一种硫酸氧钒晶体，应用上述硫酸氧钒的制备方法制备而得。本专利技术实施例提供一种硫酸氧钒的制备方法的有益效果是：将五价钒溶液还原为四价钒溶液后，将四价钒溶液提纯并通过调节pH将四价钒水合物析出，然后用硫酸进行重结晶得到硫酸氧钒晶体。方法简便易行，易于工业化操作，更为重要的是原料无需提纯、成本低，产品晶体粒度均匀。本专利技术还提供了一种硫酸氧钒晶体，其通过上述制备方法制备而得，晶体纯度高且产品生产成本低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术提供的制备硫酸氧钒的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例提供的一种硫酸氧钒的制备方法及其制得的硫酸氧钒晶体进行具体说明。本专利技术实施例提供的一种硫酸氧钒的制备方法，其包括如下步骤：S1、将五价钒溶液和还原剂混合反应后得到四价钒溶液。需要指出的是，将五价钒溶液与还原剂混合后在常温下发生氧化还原反应，得到四价钒溶液，反应时间为2-5h。五价钒溶液和还原剂的用量可以根据化学方程式中的配比进行添加，并还原剂适当过量以保证五价位的钒全部还原为四价钒，具体过程不做过多赘述。具体地，五价钒溶液选自钒酸钠溶液、钒酸钾溶液和五价钒硫酸溶液中的任意一种。本专利技术中的五价钒不是采用五氧化二钒为原料，不涉及原料的提纯工艺等过程，且生产成本显著降低。具体地，还原剂选自铁粉、草酸、亚硫酸钠、硫化氢和二氧化硫中的任意一种，优选为草酸。采用草酸为还原剂不产生污染环境的废物，且操作安全可靠，更为重要的是草酸的条件温和，在70-90℃的温度条件下即可发生反应。S2、将四价钒溶液提纯后，调整PH为7-8析出四价钒水合物。需要补充的是，在弱碱性条件下，四价钒溶液可以析出四价钒水合物，将四价钒溶液提纯后再析晶可以保证得到水合物的纯度。该水合物在pH值在3左右开始析出，在pH为7时的析出量最大，达99％以上。具体地，调整pH为7-8的过程中是利用碱性溶液进行调节，优选地，碱性溶液为弱碱性溶液，更优选地，碱性溶液为氨水。具体地，四价钒溶液提纯的过程采用萃取-反萃或离子交换的方式。离子交换的过程是借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，以达到提取或去除溶液中某些离子的目的。专利技术人发现采用萃取-反萃的方式进行萃取得到的产品的纯度更高。具体地，萃取-反萃过程是利用磷酸酯类萃取剂进行萃取，优选为二(2-乙基己基)磷酸酯和磷酸三丁酯混合萃取剂，优选溶剂为煤油；且萃取过程中的相比(O/A)为0.5-2:1，萃取时间为2-10min。专利技术人发现，采用上述的萃取剂进行萃取能够保证最后得到晶体的纯度。具体地，二(2-乙基己基)磷酸酯的浓度为0.1-0.5mol/L，磷酸三丁酯的浓度为0.1-0.3mol/L；优选地，二(2-乙基己基)磷酸酯的浓度为0.25-0.35mol/L，磷酸三丁酯的浓度为0.15-0.25mol/L。进一步地，萃取-反萃过程还包括在萃取后得到的有机相用硫酸进行反萃，优选地，硫酸的浓度为0.5-4mol/L，且反萃过程中的相比(O/A)为1-10:1；更优选地，反萃过程中的相比(O/A)为4-6:1。进一步地，如附图1所示，萃取-反萃过程包括多次萃取分离，优选为3-5次，且每次萃取分离均包括萃取分离和反萃分离。反萃取过程是将萃取分离得到的萃取液进行再次萃取，以提升萃取过程产品的纯度，经过几次萃取分离后得到的萃取液进行析晶。其中，第一次萃取分离过程中包括一级萃取和二级萃取，二级萃取过程是将一级萃取过程得到的萃余液进行萃取，并将二级萃取过程得到的反萃液返回一级萃取过程的萃取原料中。需要指出的是，本专利技术中提供的萃取反萃分离工艺，操作简便易行更为重要的是钒的回收率高，为99％以上，获得的高纯硫酸氧钒溶液浓度为2mol/L时，杂质总含量小于10ppm。需要指出的是，在其他实施例中可以采用将失效钒电解液经放电、还原或氧化调整为四价钒溶液的提纯过程。S3、用硫酸溶解四价钒水合物进行结晶。具体地，将四价钒水合物用硫酸溶解进行反应得到硫酸氧钒晶体，其反应原理类似重结晶。优选地，可以采用浓硫酸进行溶解，保证结晶的粒度。本专利技术实施例还提供了一种硫酸氧钒晶体，应用上述硫酸氧钒的制备方法制备而得，具有产品的纯度高且生产成本低等优点。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种硫酸氧钒的制备方法，其包括以下步骤：首先，将0.5mol/L的钒酸钠溶液与在搅拌条件下添加还原剂，将五价位的钒全部还原为四价钒。其中，还原剂为铁粉。然后，采用离子交换的方法将四价钒溶液溶液提纯后，用0.3mol/L的氨水调节pH为7-8后析出四价钒水合物。最后，用浓硫酸溶解四价钒水合物后进行重结晶得到硫酸氧钒晶体产品。实施例2本实施例提供一种硫酸氧钒的制备方法，其包括以下步骤：首先，将0.5mol/L的钒酸钠溶液与在搅拌条件下添加还原剂，将五价位的钒全部还原为四价钒。其中，还原剂为铁粉。然后，采用萃取反萃的方法将四价钒溶液溶液提纯后，用0.3mol/L的氨水调节pH为7-8后析出四价钒水合物；其中，在萃取反萃的过程中的操作方法如下：将500mL混合萃取剂(含有0.3mol/L二(2-乙基己基)磷酸和0.2mol/L磷酸三丁酯，溶剂为煤油)，加入到四价钒溶液(500mL)中，进行第一次萃取分离，萃取剂与浸出液相比(O/A)为0.5:1，振荡10分钟，静置分液得到萃取液(有机相)和萃取余液。有机相进行反萃取，利用1mol/L硫酸进行洗脱，500mL的有机相中加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将五价钒溶液和还原剂混合反应后得到四价钒溶液；将所述四价钒溶液提纯后，调整pH为7‑8析出四价钒水合物；用硫酸溶解所述四价钒水合物进行重结晶。

【技术特征摘要】
1.一种硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将五价钒溶液和还原剂混合反应后得到四价钒溶液；将所述四价钒溶液提纯后，调整pH为7-8析出四价钒水合物；用硫酸溶解所述四价钒水合物进行重结晶。2.根据权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，所述五价钒溶液选自钒酸钠溶液、钒酸钾溶液和五价钒硫酸溶液中的任意一种。3.根据权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，所述还原剂选自铁粉、草酸、亚硫酸钠、硫化氢和二氧化硫中的任意一种，优选为草酸。4.根据权利要求1所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，将所述四价钒溶液提纯的过程采用萃取-反萃或离子交换的方式。5.根据权利要求4所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，所述萃取-反萃过程是利用磷酸酯类萃取剂进行萃取，优选为二(2-乙基己基)磷酸酯和磷酸三丁酯混合萃取剂，优选溶剂为煤油；且萃取过程中的相比(O/A)为0.5-2:1，萃取时间为2-10min。6.根据权利要求5所述的硫酸氧钒的制备方法，其特征在于，所述二(2-乙基己基)磷酸酯的浓度为0.1-0.5mol/L，所述磷酸三丁酯的浓度为0.1-0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠裕，张小平，刘磊，
申请(专利权)人：四川星明能源环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51