一种用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法技术

一种用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法，包括以下步骤：（一）氧化剂负载臭氧、氧化石墨烯的氯甲基聚苯乙烯树脂的制备；（二）将粗偏钒酸铵在水中加热溶解，溶解后用氢氧化钠溶液调节pH值至8

【技术实现步骤摘要】
一种用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法


[0001]本专利技术涉及高价钒生产
，特别是涉及一种用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法。

技术介绍

[0002]偏钒酸铵，分子式为NH4VO3，白色或略带淡黄色的结晶粉末，相对密度2.326，分子量116.98，微溶于冷水、热乙醇和乙醚，溶于热水及稀氢氧化铵。空气中灼烧时变成五氧化二钒。
[0003]偏钒酸铵是提炼钒的中间产品，主要用于制取五氧化二钒（粉状或片状），再进一步生产金属钒、钒铁合金或其它钒基合金。也可用做化学试剂、催化剂、催干剂、媒染剂等。陶瓷工业广泛用作釉料。
[0004]钒是一种重要的战略储备金属，具有非常广泛的用途，钒可以作为添加剂加入钢铁等金属材料中用于增强金属材料的性能，也可以作为电池材料用于制备钒电池等高密度储能材料，在航空航天、能源工程、生物医药、金属加工等领域都属于不可或缺的原材料。金属钒主要通过五氧化二钒等钒化合物进行还原得到，近年来，随着技术的进步，一些钒下游高端技术产品的工业化生产对于钒化合物，尤其是五氧化二钒的质量有了更高的要求，尤其是随着钒电池和钒储能设备的发展，国内高纯度五氧化二钒的供应远不能满足市场需求，主要依赖进口，因此，高纯度五氧化二钒的生产在我国具有广阔的前景，高纯度五氧化二钒的生产技术开发具有重大的应用价值和社会意义。
[0005]五氧化二钒中除了一些常规的杂质金属离子，还存在有低价钒如四价钒和三价钒含量较高的问题，现有的国内生产高纯五氧化二钒厂家极少，其技术水平相较国外远远落后且产品质量不稳定。高纯度五氧化二钒生产工艺主要有两种，第一种是对含钒溶液进行深度除杂，第二种是煅烧法制备高纯度钒。但现有技术中都存在产品中低价钒如四价钒和三价钒含量较高的问题，故需要对煅烧工艺进行改进。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法，所得五氧化二钒的纯度高。
[0007]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法，包括以下步骤：（一）氧化剂的制备：（1）将氧化石墨烯加入氯甲基聚苯乙烯树脂中，采用超声分散和磁力搅拌20～150min（优选30
‑
60分钟），使之充分分散均匀，得混合液；进一步，步骤（1）中，氧化石墨烯和氯甲基聚苯乙烯树脂的质量比为1
‑
5︰1。
[0008]进一步，步骤（1）中，超声分散的频率为1.6～1.8kHz。
[0009]调节步骤（1)所得混合液的pH值为8～9；
进一步，步骤（2）中，调节pH值采用碱，优选为氢氧化钠或氨水。
[0010]（3）将经步骤（2）调节pH值的混合液转移至高压容器中，往混合液中通入臭氧气体，在500
‑
800kPa压力下保温处理10～36h；得氧化剂，所述氧化剂为负载臭氧、氧化石墨烯的氯甲基聚苯乙烯树脂。
[0011]（二）将粗偏钒酸铵在水中加热溶解，溶解后用氢氧化钠溶液调节pH值至8
‑
9，过滤，得偏钒酸钠溶液；步骤（二）中，除去一些可溶性的杂质或可溶于碱液氢氧化钠溶液的杂质，提高偏钒酸钠溶液的纯度。
[0012]（三）将步骤（二）所得偏钒酸钠溶液升温至60
‑
80℃，加入步骤（一）制备的氧化剂负载臭氧、氧化石墨烯的氯甲基聚苯乙烯树脂，搅拌反应20分钟以上（优选30
‑
60分钟），过滤，取滤液；进一步，步骤（三）中，氧化剂的加入量为使得偏钒酸钠溶液中的低价钒如三价钒和四价钒充分反应生成五价钒的量。具体地，一般来说，氧化剂的加入量为相当于步骤（二）粗偏钒酸铵重量的0.1
‑
10%（优选1
‑
5%）。
[0013]研究表明，臭氧和氧化石墨烯能将偏钒酸钠溶液中的低价钒氧化为高价钒，提高钒的得率和回收率，提高五氧化二钒的纯度。温度过高，会使得臭氧挥发过快，不利于其对低价钒的氧化，温度过低，臭氧和氧化石墨烯氧化的速度过慢，也不利于钒的充分氧化。
[0014]（四）往步骤（三）所得滤液中加入偏钒酸铵晶体重结晶，得偏钒酸铵沉淀，固液分离、烘干，即得偏钒酸铵晶体；（五）煅烧步骤（四）所得的偏钒酸铵晶体，得五氧化二钒。
[0015]研究表明，氧化石墨烯和臭氧经过负载处理后，具有非常好的氧化性能，氧化石墨烯结合臭氧，能较快的将偏钒酸铵溶液中的低价钒如三价钒或四价钒氧化为五价钒，提高反应的活性，也能形成稳定结构，得到目标产物，提高最终产品五氧化二钒的纯度。氯甲基聚苯乙烯树脂在重结晶时可除去，臭氧反应后生成气体，易于分离，氧化石墨烯可通过过滤分离。如果不进行臭氧和氧化石墨烯的负载，其具有氧化惰性，不能充分发挥氧化性能，其原因可能是臭氧易于分解和挥发，而氧化石墨烯未得到活化，其性能相对较稳定。而本专利技术采用负载的方式，不但解决了臭氧易于分解和挥发的问题，也解决了氧化石墨烯在某种条件下未得到活化而不能反应的问题。
[0016]本专利技术生产出的五氧化二钒纯度高、杂质少，完全符合一些高端产品的生产要求；本专利技术所得五氧化二钒的纯度≥99.99%，其中四价钒和三价钒的含量之和≤0.003%。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。
实施例1
[0018]本实施例之用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法，包括以下步骤：（一）氧化剂的制备：（1）将氧化石墨烯加入氯甲基聚苯乙烯树脂中，采用超声分散和磁力搅拌30min，
使之充分分散均匀，得混合液；进一步，步骤（1）中，氧化石墨烯和氯甲基聚苯乙烯树脂的质量比为1︰1。
[0019]进一步，步骤（1）中，超声分散的频率为1.6～1.8kHz。
[0020]调节步骤（1)所得混合液的pH值为8；进一步，步骤（2）中，调节pH值采用碱氢氧化钠。
[0021]（3）将经步骤（2）调节pH值的混合液转移至高压容器中，往混合液中通入臭氧气体，在500kPa压力下保温处理36h；得氧化剂，所述氧化剂为负载臭氧、氧化石墨烯的氯甲基聚苯乙烯树脂。
[0022]（二）将粗偏钒酸铵在水中加热溶解，溶解后用氢氧化钠溶液调节pH值至8，过滤，得偏钒酸钠溶液；步骤（二）中，除去一些可溶性的杂质或可溶于碱液氢氧化钠溶液的杂质，提高偏钒酸钠溶液的纯度。
[0023]（三）将步骤（二）所得偏钒酸钠溶液升温至60℃，加入步骤（一）制备的氧化剂负载臭氧、氧化石墨烯的氯甲基聚苯乙烯树脂，搅拌反应30分钟，过滤，取滤液；进一步，步骤（三）中，氧化剂的加入量为使得偏钒酸钠溶液中的低价钒如三价钒和四价钒充分反应生成五价钒的量。本实施例中氧化剂的加入量为相当于步骤（二）粗偏钒酸铵重量的1.0%。
[0024]研究表明，臭氧和氧化石墨烯能将偏钒酸钠溶液中的低价钒氧化为高价钒，提高钒的得率和回收率，提高五氧化二钒的纯度。温度过高，会使得臭氧挥发过快，不利于其对低价钒的氧化，温度过低，臭氧和氧化石墨烯氧化的速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法，其特征在于，包括以下步骤：（一）氧化剂的制备：（1）将氧化石墨烯加入氯甲基聚苯乙烯树脂中，采用超声分散和磁力搅拌20～150min，使之充分分散均匀，得混合液；调节步骤（1)所得混合液的pH值为8～9；（3）将经步骤（2）调节pH值的混合液转移至高压容器中，往混合液中通入臭氧气体，在500
‑
800kPa压力下保温处理10～36h；得氧化剂，所述氧化剂为负载臭氧、氧化石墨烯的氯甲基聚苯乙烯树脂；（二）将粗偏钒酸铵在水中加热溶解，溶解后用氢氧化钠溶液调节pH值至8
‑
9，过滤，得偏钒酸钠溶液；（三）将步骤（二）所得偏钒酸钠溶液升温至60
‑
80℃，加入步骤（一）制备的氧化剂负载臭氧、氧化石墨烯的氯甲基聚苯乙烯树脂，搅拌反应20分钟以上，过滤，取滤液；（四）往步骤（三）所得滤液中加入偏钒酸铵晶体重结晶，得偏钒酸铵沉淀，固液分离、烘干，即得偏钒酸铵晶体；（五）煅烧步骤（四）所得的偏钒酸铵晶体，得五氧化二钒。2.根据权利要求1所述的用偏钒酸铵制备五氧化二钒的方法，其特征在于，步骤（1）中，采用超声分散和磁力搅拌的时间为30
‑
60分钟。3.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春雨，
申请(专利权)人：湖南众鑫新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：