一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置，包括空气阴极室、回收液中间室、锌片阳极室、碳布、锌片、溶液存放瓶和蠕动泵；空气阴极室、回收液中间室和锌片阳极室依次设置，空气阴极室和中间液回收室之间设有阳离子交换膜，锌片阳极室和中间液回收室之间设有阴离子交换膜，碳布包括亲水表面和疏水表面，亲水表面与空气阴极室连通，疏水表面暴露在空气中，锌片的表面与阳极室连通；空气阴极室、回收液中间室和锌片阳极室均设有溶液导出孔和溶液导入孔，溶液导出孔分别通过出口导流管连接溶液存放瓶，溶液导入孔分别通过入口导流管连接溶液存放瓶。本实用新型专利技术可以实现对溶液的反复循环利用，节能环保，属于贵重金属离子回收技术领域。技术领域。技术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置
[0001]本技术涉及贵重金属离子回收
，具体涉及一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置。
技术介绍
[0002]随着大量锂离子电池的使用和报废，如何有效回收废旧锂离子电池中的锂元素和钴元素，已经成为了一个重要的资源及环境问题。工业上最常见的锂钴元素回收流程，首先将废弃的旧锂电池进行机械拆解和振动过筛，分离出电极正极、塑料和隔膜等，所得的正极片需要通过进一步的预处理，加入到适合浓度的硫酸中，将集流体上的正极材料溶解出来，从而得到含有锂离子和钴离子的酸性被回收液，在得到该回收液的基础上再进行锂钴离子分离操作。
[0003]目前，最常用的回收锂钴方式是高温冶金和湿法冶金，分别通过加热和化学萃取两种方法来提取被回收液中的锂钴元素，但两者均存在非常严重的弊端。高温冶金通常会消耗大量的能源，大幅提升了回收成本，而湿法冶金由于回收过程中需要使用到许多腐蚀性极强的化学药剂，更容易对环境造成污染，回收效率也有待提高。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是：提供一种节能环保的基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置。
[0005]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置，包括空气阴极室、回收液中间室、锌片阳极室、碳布、锌片、溶液存放瓶和蠕动泵；空气阴极室、回收液中间室和锌片阳极室依次设置，空气阴极室和中间液回收室之间设有阳离子交换膜，锌片阳极室和中间液回收室之间设有阴离子交换膜，碳布包括亲水表面和疏水表面，亲水表面与空气阴极室连通，疏水表面暴露在空气中，锌片的表面与阳极室连通；空气阴极室、回收液中间室和锌片阳极室均设有溶液导出孔和溶液导入孔，回收液中间室还设有通气孔，溶液导出孔分别通过出口导流管连接溶液存放瓶，溶液导入孔分别通过入口导流管连接溶液存放瓶，蠕动泵用于驱动出口导流管和入口导流管中的溶液流动。
[0006]采用这种结构后，溶液存放瓶的数量为三个，分别用于存放硫酸锌溶液、锂钴离子酸性被回收液和氢氧化锂溶液，并分别通过入口导流管连接锌片阳极室、回收液中间室和空气阴极室，锌片阳极室、回收液中间室和空气阴极室分别通过出口导流管重新连接到各自溶液存放瓶中，这样可以实现对溶液的反复循环利用，直至将被回收液中的锂钴离子大部分都回收完毕。
[0007]作为一种优选，空气阴极室、回收液中间室、锌片阳极室均为开有圆形通孔的正方形亚克力板。
[0008]作为一种优选，圆形通孔的直径为60mm，圆形通孔内形成存储溶液的空间。
[0009]作为一种优选，圆形通孔的开口的外周设有内径62mm、外径66mm、深1mm的垫圈定位槽，垫圈定位槽内设有垫圈。
[0010]作为一种优选，一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置还包括碳布固定板、阴极极耳、锌片固定板和阳极极耳，阴极极耳与碳布连接，碳布固定板位于空气阴极室的一侧，碳布固定于空气阴极室与碳布固定板之间，阳极极耳与锌片连接，锌片固定板位于锌片阳极室的一侧，锌片固定于锌片阳极室与锌片固定板之间。
[0011]作为一种优选，锌片的厚度为0.2mm，锌片为直径60mm的圆形锌片，锌片与阳极极耳一体裁剪成型。
[0012]作为一种优选，出口导流管和入口导流管均为外径6mm的塑料软管。
[0013]作为一种优选，出口导流管与溶液导出孔、入口导流管与溶液导入孔之间涂有防水胶。
[0014]作为一种优选，碳布上涂有铂碳催化剂。
[0015]作为一种优选，一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置还包括螺杆和螺母，螺杆为长100mm的M8螺杆，螺母为M8六角螺母，螺杆穿过碳布固定板、空气阴极室、回收液中间室、锌片阳极室和锌片固定板，螺母从螺杆的两端旋入并锁紧。
[0016]本技术的工作原理为：当通入溶液开始循环后，整个装置开始运行放电，阳极的锌片通过电路释放电子，同时氧化成锌离子流入到锌片阳极室内；而空气阴极室通过涂有催化剂的疏水碳布吸收空气中的氧气分子与外电路中传导转移过来的电子结合，在催化剂的催化作用下生成氢氧根离子。之后，回收液中间室内的被回收液中的各种离子，在阴阳极电场力的影响下，使得被回收液中的硫酸根离子向锌片阳极室移动，经过阴离子交换膜与生成的锌离子互相接触，生成硫酸锌保证电荷平衡；与此同时锂离子和钴离子经过阳离子交换膜来到空气阴极室溶液中，与氢氧根离子生成氢氧化锂和氢氧化钴，这就是本技术最终得到的回收产物，再后续经过进一步处理，就能成为重新用于合成钴酸锂的原料。
[0017]总的说来，本技术具有如下优点：本装置基于锌空电池原理实现，不需要消能大量能源，还可对外输出能量，且可以持续回收酸性被回收液中锂钴离子，操作简单，绿色环保。
附图说明
[0018]图1为实施例一中的一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置的立体结构图。
[0019]图2为实施例一中的一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置的爆炸图。
[0020]图3为实施例一中的一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置的主视透视结构示意图。
[0021]图4为实施例一中的一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置运行过程中的回收效果图。
[0022]图5为实施例一中的一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置在不同电流密度下的回收效果图。
[0023]其中，1为阴极极耳，2为螺母，3为螺杆，4为碳布，5为碳布固定板，6为空气阴极室，
7为回收液中间室，8为锌片阳极室，9为锌片固定板，10为溶液导出孔，11为通气孔，12为阳极极耳，13为阴离子交换膜，14为垫圈定位槽，15为阳离子交换膜，16为螺杆定位孔，17为垫圈，18为塑料软管，19为溶液导入孔。
具体实施方式
[0024]下面将结合附图和具体实施方式来对本技术做进一步详细的说明。
[0025]实施例一
[0026]如图1～图2所示，一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置，包括空气阴极室、回收液中间室、锌片阳极室、碳布、锌片、溶液存放瓶和蠕动泵；空气阴极室、回收液中间室和锌片阳极室依次设置，空气阴极室和中间液回收室之间设有阳离子交换膜，锌片阳极室和中间液回收室之间设有阴离子交换膜，碳布包括亲水表面和疏水表面，亲水表面与空气阴极室连通，疏水表面暴露在空气中，锌片的表面与阳极室连通；空气阴极室、回收液中间室和锌片阳极室均设有溶液导出孔和溶液导入孔，回收液中间室还设有通气孔，溶液导出孔分别通过出口导流管连接溶液存放瓶，溶液导入孔分别通过入口导流管连接溶液存放瓶，蠕动泵用于驱动出口导流管和入口导流管中的溶液流动。
[0027]溶液存放瓶的数量为三个，分别用于存放适量浓度的硫酸锌溶液、锂钴离子酸性被回收液和低浓度的氢氧化锂溶液，并分别通过入口导流管连接锌片阳极室、回收液中间室和空气阴极室，锌片阳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置，其特征在于：包括空气阴极室、回收液中间室、锌片阳极室、碳布、锌片、溶液存放瓶和蠕动泵；空气阴极室、回收液中间室和锌片阳极室依次设置，空气阴极室和中间液回收室之间设有阳离子交换膜，锌片阳极室和中间液回收室之间设有阴离子交换膜，碳布包括亲水表面和疏水表面，亲水表面与空气阴极室连通，疏水表面暴露在空气中，锌片的表面与阳极室连通；空气阴极室、回收液中间室和锌片阳极室均设有溶液导出孔和溶液导入孔，回收液中间室还设有通气孔，溶液导出孔分别通过出口导流管连接溶液存放瓶，溶液导入孔分别通过入口导流管连接溶液存放瓶，蠕动泵用于驱动出口导流管和入口导流管中的溶液流动。2.按照权利要求1所述的一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置，其特征在于：空气阴极室、回收液中间室、锌片阳极室均为开有圆形通孔的正方形亚克力板。3.按照权利要求2所述的一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置，其特征在于：圆形通孔的直径为60mm，圆形通孔内形成存储溶液的空间。4.按照权利要求3所述的一种基于锌空电池原理的三通道电容式离子回收装置，其特征在于：圆形通孔的开口的外周设有内径62mm、外径66mm、深1mm的垫圈定位槽，垫圈定位槽内设有垫圈。5.按照权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦琪，侯贤华，
申请(专利权)人：华南师大清远科技创新研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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