从含钒废毡中回收钒电解液的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供从含钒废毡中回收钒电解液的方法，包括下列步骤：(1)将碳毡引入一处理装置的室中，向所述室中注入稀硫酸，并加热；(2)冲击该碳毡，使碳毡中的钒大部分电解液快速扩散到所述稀硫酸溶液中，得到富钒酸液，放出所述处理装置；(3)向处理装置的所述室中引入纯水，冲击该碳毡，得到稀钒酸液，放出，作为步骤(1)中所述的稀硫酸使用；(4)检测步骤(2)放出的富钒酸液的浓度，加入计算量的五氧化二钒和硫酸，通过还原反应得到钒电解液。通过本发明专利技术的方法和装置，可以实现含钒废毡中钒离子的充分回收，而且无废液排放，既经济又环保。

【技术实现步骤摘要】
从含钒废毡中回收钒电解液的方法及装置
本专利技术涉及工业装置领域，具体涉及一种物品再生装置，还涉及物品再生方法。
技术介绍
全钒氧化还原液流电池主要用于新能源的发电系统配套储能设备、电网的调峰填谷装置和不间断电源和应急电源系统。钒电池具有能量转换效率高、功率和容量可单独调节、使用寿命长、高安全性和环境友好等优点。碳毡因其优良的导电性能、高比表面积等性能被普遍应用于钒电池电极，作为钒电池内电解液的电化学反应主要发生场所。随着钒电池行业的兴起，其研发热度日渐高涨，随之也产生了大量含钒电解液的废毡，主要来源于报废电堆的拆解。碳毡具有高孔隙率、低密度的特点，对钒电解液的吸附率可达8～14g/g(即1g干碳毡可吸附8～14g钒电解液)。废弃的含钒碳毡因硫酸的腐蚀性和钒元素的危险性不能按一般固体废弃物进行处理，其处理方法是厂家面临的亟待解决的问题。可预见的是，在钒电池行业发展至普遍规模化生产后，该问题将会更显突出。从环保的角度考虑，将含钒废毡中的钒电解液进行回收，可以降低废毡的危害性，有利于解决废毡的处理问题，减少环境污染，更可以提取高价值的钒电解液，增加经济效益。目前并没有含钒碳毡的具体处理方法。现有钒电池企业对含钒碳毡的处理方式一般为集中堆放暂存，用水洗方式将碳毡吸附的废液析出，存在着水浪费严重和清洗不彻底，效率低等缺点，同时产生大量含钒废水需要进行二次处理。或交由保公司进行处理，后者经济效益更低，钒资源也不能回收再利用，造成很大浪费。
技术实现思路
本专利技术提出一种从含钒碳毡中回收钒电解液的方法，包括下列步骤：(1)将碳毡引入一处理装置的室中，向所述室中注入稀硫酸，并加热；(2)冲击该碳毡，使碳毡中的钒大部分电解液快速扩散到所述稀硫酸溶液中，得到富钒酸液，放出所述处理装置；(3)向处理装置的所述室中引入纯水，冲击该碳毡，得到稀钒酸液，放出，作为步骤(1)中所述的稀硫酸使用；(4)检测步骤(2)放出的富钒酸液的浓度，加入计算量的五氧化二钒和硫酸，通过还原反应得到钒电解液。本专利技术还提出一种专门从含钒废毡中回收钒电解液的处理装置，该装置包括下面的部件：腔体，该腔体形成一个室；挤压组件，可反复挤压所述室中的碳毡；进液口和排液口，分别位于所述腔体的上部和底部；投料口，用于向所述室内投入碳毡。典型地，该挤压组件包括：静筛板，水平布置在所述室下部；动筛板(3)，活动设置在所述静筛板的上方；传动杆，下端连接所述动筛板，上端受电机驱动，可以相对于所述静筛板往复运动。本专利技术提出的从含钒废毡中回收钒电解液的装置和方法，与现有钒电池企业集中堆存、水洗析出或交由有资质的第三方环保公司进行处理的方式相比，不但可以降低含钒废毡的危害性，还可以节约钒资源，增加经济效益，且不产生废酸废水，有效解决含钒废毡的处理问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术的从含钒废毡中回收钒电解液的装置的示意图；图2是本专利技术实施例1中原始电解液与实施例1所得再生电解液测得电池性能测试对比图。图1中：1—传动杆、2—腔体、3—动筛板、4—投料口、5—静筛板、6—过滤器、7—排液口、8—进液口。具体实施方式本专利技术的第一方面，提出一种从含钒碳毡中回收钒电解液的方法，包括下列步骤：(1)将碳毡引入一处理装置的室中，向所述室中注入稀硫酸，并加热；(2)冲击该碳毡，使碳毡中的钒大部分电解液快速扩散到所述稀硫酸溶液中，得到富钒酸液，放出所述处理装置；(3)向处理装置的所述室中引入纯水，冲击该碳毡，得到稀钒酸液，放出，作为步骤(1)中所述的稀硫酸使用；(4)检测步骤(2)放出的富钒酸液的浓度，加入计算量的五氧化二钒和硫酸，通过还原反应得到钒电解液。通过上述技术方案，在处理装置的室中，对碳毡进行两轮处理。第一轮用稀硫酸溶液进行处理，脱出碳毡中的大部分钒电池液。然后用清水处理第二轮，基本脱出碳毡中的钒离子，清水变成稀硫酸液，作为第一轮的处理液使用。第一处理所得的富钒酸液被补充五氧化二钒和硫酸并被还原，作为钒电解液使用。这样，在处理过程中没有废液排放，充分回收碳毡中的钒离子和硫酸溶液，实现资源循环利用。在本专利技术的一种优选实施方式中，在处理过程中，反复挤压置于室中的碳毡，使吸附在碳毡中的物质充分释放出来。作为优选，在排出处理液的时候，使得碳毡处于被挤压状态，让液体尽可能排出。在步骤(1)中，最好将处理液(稀钒酸液)维持在一较高温度下，这是由于在碳毡中存在结晶状态的钒元素，加热有利于钒元素的溶解。优选的温度为50-90℃，更优选在70-90℃。为此，可以直接将加热好的稀矾酸液注入处理装置中，还可以在注入稀钒酸液之后，加热该处理液。后一种方式要求在处理装置中设置加热装置，例如加热套，加热管等等。作为优选方式，步骤(3)中得到稀硫酸回用到步骤(1)之前，将硫酸的浓度调制到目标钒电解液中硫酸的浓度。例如，如果希望将回收钒离子的富钒酸液制备成硫酸浓度为4.2mol/L的钒电解液，那么，就将步骤(3)得到的稀钒酸液调整成4.2mol/L的硫酸浓度。在步骤(4)中，将所得富钒酸液测定体积、钒离子浓度、硫酸根浓度。根据测定参数加入定量五氧化二钒、硫酸，通过还原反应制得钒电解液。富钒酸液的钒离子浓度可采用常规滴定法或紫外分光光度法进行测定，硫酸根浓度可采用重量法进行测定，还原装置可采用电解槽或钒电池，可采用电解还原或加入还原剂，电解时间或还原剂加入量由所需成品电解液参数与富钒酸液参数而定。在步骤(3)中，可以通过检测处理液的pH值是否变化，来判断是否处理足够的时间。当发现pH值达到最低值时，即可以释放处理液。本专利技术的第二方面，提出一种从废旧钒电池碳毡中回收钒电解液的装置。图1是根据本专利技术的处理装置的一个实施例的示意图。图1中，该处理装置包括：形成一个室的腔体2、可反复挤压室中碳毡的挤压组件、分别位于所述腔体上部和底部的进液口8和排液口7、用于向所述室内投入碳毡的投料口4。本实施例的挤压组件包括：静筛板5，水平布置在所述室下部；动筛板3，活动设置在所述静筛板5的上方；传动杆1，下端连接所述动筛板3，上端受电机驱动，可以相对于所述静筛板往复运动。过滤器6安装在所述出液口7附近。作为优选方式，该处理装置还包括加热夹套、温度传感器和pH测量器。进液口8用于向室内引入稀硫酸或者纯水，排液口7用于这些处理液的排出。过滤器6可以过滤处理液中的固态物质。投料口4设置在腔体的侧壁，含钒碳毡从投料口4进入室内，介于动筛板3和静筛板5之间。动筛板3在动机驱动下上下运动，挤压碳毡，促使碳毡中的钒离子快速溶出。加热套将处理装置内的处理液加热到预定的温度，可以溶解固态的钒。处理装置腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.从含钒碳毡中回收钒电解液的方法，包括下列步骤：/n(1)将碳毡引入一处理装置的室中，向所述室中注入稀硫酸，并加热；/n(2)冲击该碳毡，使碳毡中的钒大部分电解液快速扩散到所述稀硫酸溶液中，得到富钒酸液，放出所述处理装置；/n(3)向处理装置的所述室中引入纯水，冲击该碳毡，得到稀钒酸液，放出，作为步骤(1)中所述的稀硫酸使用；/n(4)检测步骤(2)放出的富钒酸液的浓度，加入计算量的五氧化二钒和硫酸，还原得到钒电解液。/n

【技术特征摘要】
1.从含钒碳毡中回收钒电解液的方法，包括下列步骤：
(1)将碳毡引入一处理装置的室中，向所述室中注入稀硫酸，并加热；
(2)冲击该碳毡，使碳毡中的钒大部分电解液快速扩散到所述稀硫酸溶液中，得到富钒酸液，放出所述处理装置；
(3)向处理装置的所述室中引入纯水，冲击该碳毡，得到稀钒酸液，放出，作为步骤(1)中所述的稀硫酸使用；
(4)检测步骤(2)放出的富钒酸液的浓度，加入计算量的五氧化二钒和硫酸，还原得到钒电解液。


2.根据权利要求1所述的方法，所述冲击是反复挤压该碳毡，并且在放出所述富钒酸液或者稀钒酸液时，使碳毡处于被挤压状态。


3.根据权利要求1所述的方法，所述稀钒酸液被作为步骤(1)中的稀硫酸使用时，被调制成钒电解液中硫酸的浓度。


4.根据权利要求1所述的方法，步骤(1)加热至70-90℃。

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【专利技术属性】
技术研发人员：刘帅舟，史小虎，
申请(专利权)人：湖南钒谷新能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43