利用电池电解废液制备钾明矾的方法技术

本发明专利技术公开了利用电池电解废液制备钾明矾的方法。该方法包括：(1)对含有钾、铝的中性或碱性电解废液进行过滤除杂，以便得到滤液；(2)将所述滤液与过量的硫酸混合，以便得到硫酸铝钾溶液；(3)对所述硫酸铝钾溶液进行冷却结晶和固液分离，以便得到结晶母液和硫酸铝钾晶体；(4)对所述硫酸铝钾晶体进行水洗和干燥处理，以便得到钾明矾。该方法工艺流程短、生产成本低、电解废液的回收率高，不仅可以将电解废液中的钾和铝转化为高附加值的金属化合物，还能降低燃料电池的使用成本，同时省去电解废液的处置费用。液的处置费用。液的处置费用。

【技术实现步骤摘要】
利用电池电解废液制备钾明矾的方法


[0001]本专利技术属于化工领域，具体而言，涉及利用电池电解废液制备钾明矾的方法。

技术介绍

[0002]金属-空气燃料电池和具有中性或碱性电解质的燃料电池因具有较大的电化学容量，特别适用于基站备用电源、电动车辆、无人驾驶飞行器、备用和应急电源以及其他领域。然而，金属-空气燃料电池工作时，金属阳极溶解的产物积聚在电解液中会导致金属-空气燃料电池的效率降低。因此，电池工作一定时间后需要对电解液进行更换并回收利用。目前，对电解废液进行回收利用的方法一般是诱导金属阳极溶解产物以固体氢氧化物形式沉淀，然后通过过滤除去该沉淀。然而，该方法要达到电解废液中金属离子和钾离子的完全利用是不可行的。因此，需要一种尽可能完全从电解废液中完全回收金属离子和钾离子的方法，并且从中优选有价值的产物。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种利用电池电解废液制备钾明矾的方法。该方法工艺流程短、生产成本低、电解废液的回收率高，不仅可以将电解废液中的钾和铝转化为高附加值的金属化合物，还能降低燃料电池的使用成本，同时省去电解废液的处置费用。
[0004]本专利技术是专利技术人基于以下问题和发现提出的：金属-空气燃料电池和具有中性或碱性电解质的燃料电池的电解液中含有价阳极金属离子和钾离子。随着金属-空气燃料电池和具有中性或碱性电解质的燃料电池的不断发展，将会产生大量的电解废液，但现有对电解废液进行回收的方法中大多是对阳极金属离子进行回收，并未实现钾离子的高效利用。专利技术人意外发现，可以利用含有铝和钾的电解废液来制备钾明矾，钾明矾是一种同时含有金属铝和钾的复盐，化学式为KAl(SO4)2·
12H2O，具有有抗菌作用、收敛作用等。在食品行业可用作食品发酵，粉条加工，水产品腌渍，食品防腐剂和添加剂；同时还可用做中药，净水絮凝剂，造纸施胶，涂料印染，制药，造漆制革，凝固剂，纤维板加工以及用于橡胶加工，种子消毒，牲口治病，壮杆饱果及碱性土壤施钾增肥等，不仅附加值较高，还可以实现钾和铝的充分利用。
[0005]为此，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种利用电池电解废液制备钾明矾的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：
[0006](1)对含有钾、铝的中性或碱性电解废液进行过滤除杂，以便得到滤液；
[0007](2)将所述滤液与过量的硫酸混合，以便得到硫酸铝钾溶液；
[0008](3)对所述硫酸铝钾溶液进行冷却结晶和固液分离，以便得到结晶母液和硫酸铝钾晶体；
[0009](4)对所述硫酸铝钾晶体进行水洗和干燥处理，以便得到钾明矾。
[0010]根据本专利技术上述实施例的利用电池电解废液制备钾明矾的方法，专利技术人巧妙地利
用过量的硫酸与含有钾、铝的中性或碱性电解废液反应获得硫酸铝钾溶液，进而通过结晶、干燥得到钾明矾，可以尽可能多的回收电解废液中的钾和铝并将其转换为高附加值的产品，其中铝的回收率可高达0.95以上。由此，该方法不仅工艺流程短、生产成本低、电解废液的回收率高，还可以将电解废液中的钾和铝转化为高附加值的金属化合物，同时还能降低燃料电池的使用成本，并省去电解废液的处置费用。
[0011]另外，根据本专利技术上述实施例的利用电池电解废液制备钾明矾的方法还可以具有如下附加的技术特征：
[0012]在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述电解废液中钾和铝以离子态和/或氧化态存在，钾的总含量以K2O计为50～500g/L，铝的总含量以Al2O3计为50～500g/L。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述电解废液为以铝为阳极并具有中性电解质或碱性电解质的燃料电池运行产生的电解液。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述过滤除杂采用网筛、沉淀器、离心机、离心压滤机、旋流器或板框压滤机完成。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述电解废液中铝和钾的摩尔比不高于0.8，向所述滤液中添加铝源。由此可以进一步提高电解废液中元素钾的回收率。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，步骤(1)中，所述电解废液中铝和钾的摩尔比不高于0.95，向所述滤液中添加铝源。由此可以进一步提高电解废液中元素钾的回收率。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述铝源为选自硫酸铝、金属铝、氧化铝和氢氧化铝中的至少之一。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述硫酸铝钾溶液的pH值为0.1～6，优选1～4，更优选1～2。由此可以进一步提高电解废液中钾和铝的回收率。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述混合的时间为2～4h，温度为25～90℃。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述硫酸的浓度为10～60wt％。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，步骤(2)中，所述硫酸由浓硫酸稀释得到，将所述结晶母液和/或所述硫酸铝钾晶体的水洗液作为稀释液回用于浓硫酸的稀释过程。由此可以进一步提高酸的利用率。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，步骤(3)中，所述冷却结晶在自然冷却条件下进行5～48小时完成。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，所述固液分离采用网筛或离心机完成。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)中，采用不高于25℃的冷水进行所述水洗，所述干燥处理的温度不高于65℃。
[0025]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0026]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0027]图1是根据本专利技术一个实施例的利用电池电解废液制备钾明矾的方法流程图。
[0028]图2是根据本专利技术再一个实施例的利用电池电解废液制备钾明矾的方法流程图。
具体实施方式
[0029]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种利用电池电解废液制备钾明矾的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)对含有钾、铝的中性或碱性电解废液进行过滤除杂，以便得到滤液；(2)将滤液与过量的硫酸混合，以便得到硫酸铝钾溶液；(3)对硫酸铝钾溶液进行冷却结晶和固液分离，以便得到结晶母液和硫酸铝钾晶体；(4)对硫酸铝钾晶体进行水洗和干燥处理，以便得到钾明矾。该方法不仅工艺流程短、生产成本低、电解废液的回收率高，还可以将电解废液中的钾和铝转化为高附加值的金属化合物，同时还能降低燃料电池的使用成本，并省去电解废液的处置费用。
[0031]下面参考图1～2对本专利技术上述实施例的利用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用电池电解废液制备钾明矾的方法，其特征在于，包括：(1)对含有钾、铝的中性或碱性电解废液进行过滤除杂，以便得到滤液；(2)将所述滤液与过量的硫酸混合，以便得到硫酸铝钾溶液；(3)对所述硫酸铝钾溶液进行冷却结晶和固液分离，以便得到结晶母液和硫酸铝钾晶体；(4)对所述硫酸铝钾晶体进行水洗和干燥处理，以便得到钾明矾。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电解废液中钾和铝以离子态和/或氧化态存在，钾的总含量以K2O计为50～500g/L，铝的总含量以Al2O3计为50～500g/L。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电解废液为以铝为阳极并具有中性电解质或碱性电解质的燃料电池运行产生的电解液，任选地，所述过滤除杂采用网筛、沉淀器、离心机、离心压滤机、旋流器或板框压滤机完成。4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电解废液中铝和钾的摩尔比不高于0.8，向所述滤液中添加铝源，任选地，步骤(1)中，所述电解废...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨崇方，汪云华，田大洲，张战胜，李伊娜，施学金，李富宇，胡广来，杨孟昌，任珊珊，李涛，白金德，
申请(专利权)人：云南创能斐源金属燃料电池有限公司，
类型：发明
国别省市：