CN108083346A - 一种电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,该方法是分别采用巯基修饰的吸附载体和乙二胺四乙酸修饰的吸附载体作为吸附基底,分段脱除硫酸亚铁溶液中的三价铁离子和镍离子,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁,如果硫酸亚铁溶液经过吸附基底后三价铁离子和镍离子的含量超标,则对吸附载体进行再生处理。本发明操作流程简单,环保高效,不但满足了净化需求,还有效降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域,涉及硫酸亚铁溶液深度净化技术,具体涉及一种电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法。
背景技术
硫酸亚铁是铁化合物中最重要的一种铁盐,用途广泛。工业上,以硫酸亚铁为原料可以制备一系列铁的化合物,是重要的化工原料,农业上,主治小麦黑穗病,可以防治果园害虫及果树的腐烂病,还是动物饲料中重要的微量元素添加剂;硫酸亚铁还可以用作制造各种铁盐、聚合硫酸铁、墨水、铁系颜料、磁粉等。近年来,随着我国储能设备、电动自行车及混合动力汽车等行业的迅速发展,加速了动力锂离子电池的需求,其中磷酸铁锂动力电池由于稳定性好,循环寿命长而备受关注,电池级硫酸亚铁又是磷酸铁锂行业中的重要原物料。电池级硫酸亚铁要求硫酸亚铁的纯度高,杂质含量低,特别是 Ni、Cu、Cd、Pb等金属杂质。
硫酸亚铁是制备磷酸铁锂的一种重要原物料,硫酸亚铁的纯度直接关系到磷酸铁锂产品的品质,其中电池级硫酸亚铁中的镍含量要求是低于50ppm,三价铁含量低于300ppm。目前采用硫酸溶解废铁是制备硫酸亚铁的一个重要途径,但是该方法制备的硫酸亚铁中普遍存在镍含量超标的问题,此外,硫酸亚铁溶液中亚铁离子在生产中很容易被氧化成三价铁,因此必须对硫酸亚铁进行除三价铁和除镍净化。传统净化方法一般采用在硫酸亚铁溶液添加硫化亚铁、硫化钠或者通入硫化氢气体。但是加入硫化亚铁又容易引入其他杂质离子,加硫化钠或者通入硫化氢又存在工作车间臭气污染严重的问题。因此,常见的硫化沉淀法存在引入新杂质离子以及硫化氢泄露所带来的环境污染等问题。
发明内容
本发明为了解决上述现有技术的缺点,而提供了一种能够在脱除硫酸亚铁溶液中的三价铁离子和镍离子时同步处理微量铜离子、镉离子和铅离子等,同时能够再生的环保高效的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
上述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,是分别采用巯基修饰的吸附载体和乙二胺四乙酸修饰的吸附载体作为吸附基底,分段脱除硫酸亚铁溶液中的三价铁离子和镍离子,同步处理硫酸亚铁溶液中的微量铜离子、镉离子和铅离子,得到净化处理的硫酸亚铁溶液;将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;如果硫酸亚铁溶液经过吸附载体后三价铁离子和镍离子的含量超标,则对吸附载体进行再生处理。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中,包括以下步骤:
(1)预处理吸附载体和装柱
乙二胺四乙酸修饰的吸附载体和巯基修饰的吸附载体作为吸附基底在乙醇溶液中浸泡,湿法装柱,用纯水淋洗吸附载体,最后采用硫酸溶液淋洗吸附载体;
(2)调整硫酸亚铁溶液的酸度和总铁浓度
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,调节硫酸亚铁溶液pH值和总铁浓度;
(3)净化硫酸亚铁溶液
将上述步骤(2)的硫酸亚铁溶液逆向通过装有所述步骤(1)预处理过的乙二胺四乙酸修饰的吸附载体,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有所述步骤(1)预处理过的巯基修饰的吸附载体,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,所获溶液调整酸度后直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;
(4)吸附载体再生
当硫酸亚铁溶液经过吸附载体后三价铁离子和镍离子的含量超标,即可对吸附载体进行再生处理,即采用稀硫酸逆流洗涤,洗涤完成后继续以硫酸溶液浸泡,然后将硫酸排干,再次用硫酸溶液逆流冲洗,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体直接装柱返回上述步骤(3)使用。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中:所述步骤(1)中吸附载体在乙醇溶液中浸泡的时间为10-20h,吸附载体是用5-15倍柱体积的纯水淋洗,吸附载体是用1-4倍柱体积的硫酸溶液淋洗。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中:所述步骤(1)中吸附载体的粒子大小为0.1-1mm,填装高度在700-1500mm,浸泡吸附载体的乙醇溶液的体积百分比为 60-95%。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中:所述步骤(1)中乙二胺四乙酸修饰的吸附载体和巯基修饰的吸附载体其载体基底选自聚苯乙烯颗粒、活性炭、聚氨酯泡沫塑料、硅胶、多孔二氧化硅、石墨、硅藻土、凹凸棒土、蒙脱石、聚硫、聚脲中的一种或多种。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中:所述步骤(1)中淋洗吸附载体的纯水包括蒸馏水、纯净水、去离子水和硬度低于10度的自来水,纯水淋洗吸附载体流速为1-5BV/h,淋洗吸附载体的硫酸浓度为5-10%,淋洗流速为3-5BV/h。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中:所述步骤(2)中是将硫酸亚铁溶液的pH值调整为1.5-3.0,总铁浓度为1-2.3mol/L。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中:所述步骤(3)中的操作温度为20-50℃,硫酸亚铁溶液流速为8-25BV/h。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中:所述步骤(4)中吸附载体在硫酸溶液中浸泡的时间为5-10h,吸附载体是用10%硫酸溶液逆流冲洗0.5-2h。
所述电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其中:所述步骤(4)中逆流洗涤的硫酸质量分数为1-5%,洗涤温度40-70℃,逆流洗涤速度为5-10BV/h;浸泡吸附载体的硫酸质量分数为20-60%,浸泡温度40-70℃;再次用10%硫酸溶液逆流洗涤速度为3-5BV/h。
有益效果:
本发明操作流程简单,分别采用巯基修饰的吸附载体和乙二胺四乙酸修饰的吸附载体分段脱除硫酸亚铁溶液中的三价铁离子和镍离子,避免了传统方法采用硫铁矿、硫化钠、硫化氢等所带来的臭气污染。本发明可以同步处理硫酸亚铁溶液中的微量铜离子、镉离子和铅离子等,吸附载体使用之后可采用硫酸溶液再生,环保高效,不但满足了净化需求,还有效降低了成本。
具体实施方式
本发明的硫酸亚铁溶液深度净化方法,是分别采用巯基修饰的吸附载体和乙二胺四乙酸修饰的吸附载体作为吸附基底,分段脱除硫酸亚铁溶液中的三价铁离子和镍离子,同步处理硫酸亚铁溶液中的微量铜离子、镉离子和铅离子等,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁,如果硫酸亚铁溶液经过吸附载体后三价铁离子和镍离子的含量超标,则对吸附载体进行再生处理。
该净化方法具体包括以下步骤:
(1)预处理吸附载体和装柱
将乙二胺四乙酸修饰的吸附载体和巯基修饰的吸附载体作为吸附基底,在乙醇溶液中浸泡10-20h,湿法装柱,先用5-15倍柱体积的纯水淋洗吸附载体,然后采用1-4倍柱体积的硫酸溶液淋洗吸附载体;
(2)调整硫酸亚铁溶液的酸度和总铁浓度
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,调节硫酸亚铁溶液pH值和总铁浓度。
(3)净化硫酸亚铁溶液
将步骤(2)的硫酸亚铁溶液逆向通过装有如步骤1预处理过的乙二胺四乙酸修饰的吸附载体,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有如步骤1预处理过的巯基修饰的吸附载体,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后可直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁。
(4)吸附载体再生
当经过吸附载体后,硫酸亚铁溶液的三价铁离子和镍离子等杂质离子的含量超标,即可对吸附载体进行再生处理;采用稀硫酸逆流洗涤,洗涤完成后继续以硫酸溶液浸泡5-10h,将硫酸排干,再次用10%硫酸溶液逆流冲洗0.5-2h,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体可直接装柱返回步骤(3)使用。
上述步骤(1)中,乙二胺四乙酸修饰的吸附载体和巯基修饰的吸附载体其载体基底选自聚苯乙烯、活性炭、聚氨酯泡沫塑料、硅胶、多孔二氧化硅、石墨、硅藻土、凹凸棒土、蒙脱石、聚硫、聚脲中的一种或多种;
吸附载体的粒子大小为0.1-1mm,填装高度在700-1500mm,浸泡吸附载体的乙醇溶液的体积百分比为 60-95%;
淋洗吸附载体的纯水包括蒸馏水、纯净水、去离子水和硬度低于10度的自来水,纯水淋洗吸附载体流速为1-5BV/h;
淋洗吸附载体的硫酸浓度为5-10%,淋洗流速为3-5BV/h。
上述步骤(2)中,将硫酸亚铁溶液的pH值调整为1.5-3.0,总铁浓度为1-2.3mol/L。
上述步骤(3)中,操作温度为20-50℃,硫酸亚铁溶液流速为8-25BV/h。
上述步骤(4)中,逆流洗涤的硫酸质量分数为1-5%,洗涤温度40-70℃,逆流洗涤速度为5-10BV/h;浸泡吸附载体的硫酸质量分数为20-60%,浸泡温度40-70℃,再次用10%硫酸溶液逆流洗涤速度为3-5BV/h。
上述的BV/h为流速单位,表示吸附柱内单位时间流经单位体积吸附载体的平均液量。水的硬度:1升水中含有10毫克氧化钙(水中的钙镁都以氧化钙计)称为1度。
本发明分别采用巯基修饰的吸附载体和乙二胺四乙酸修饰的吸附载体分段脱除硫酸亚铁溶液中的三价铁离子和镍离子,同步处理硫酸亚铁溶液中的微量铜离子、镉离子和铅离子等,吸附载体使用之后可采用硫酸溶液再生,环保高效,不但满足了净化需求,还有效降低了成本。
下面以具体实施例进一步说明本发明的净化方法。
实施例1
将乙二胺四乙酸修饰的聚苯乙烯树脂和巯基修饰的聚苯乙烯树脂作为吸附树脂,聚苯乙烯吸附树脂大小为1mm,填装高度在1500mm,在体积百分比为60%的乙醇溶液中浸泡20h,湿法装柱,先用5倍柱体积的蒸馏水淋洗吸附载体,蒸馏水淋洗吸附载体流速为5BV/h,然后采用2倍柱体积且浓度为5%的硫酸溶液淋洗吸附载体,硫酸淋洗流速为3BV/h;
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,将硫酸亚铁溶液的pH值调整为1.5,将总铁浓度调整为1mol/L;
然后在操作温度20℃下,将上述硫酸亚铁溶液逆向通过装有预处理过的乙二胺四乙酸修饰的聚苯乙烯树脂,硫酸亚铁溶液流速为15BV/h,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有预处理过的巯基修饰的聚苯乙烯树脂,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后可直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;
当硫酸亚铁溶液经过吸附载体后三价铁离子和镍离子的含量超标,即可对吸附载体进行再生处理;采用硫酸质量分数为1%的稀硫酸逆流洗涤,洗涤温度40℃,逆流洗涤速度为8BV/h,洗涤完成后继续以硫酸质量分数为20%的硫酸溶液浸泡6h,浸泡温度40℃,将硫酸排干,再次用10%硫酸溶液逆流冲洗1h,再次用10%硫酸溶液逆流洗涤的速度为4BV/h,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体可直接装柱返回使用。
上述制备得出的高纯硫酸亚铁中七水硫酸亚铁主含量为99.5%,Fe3+含量为20ppm,Ni2+含量为5ppm。
实施例2
将乙二胺四乙酸修饰的硅藻土和巯基修饰的活性炭作为吸附载体,吸附载体的粒子大小为0.6mm,填装高度在1000mm,在体积百分比为95%的乙醇溶液中浸泡10h,湿法装柱,先用12倍柱体积的蒸馏水淋洗吸附载体,蒸馏水淋洗吸附载体流速为3BV/h,然后采用1倍柱体积且浓度为10%的硫酸溶液淋洗吸附载体,硫酸淋洗流速为5BV/h;
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,将硫酸亚铁溶液的pH值调整为3.0,将总铁浓度调整为2.3mol/L;
在操作温度30℃下,将上述的硫酸亚铁溶液逆向通过装有预处理过的乙二胺四乙酸修饰的硅藻土,硫酸亚铁溶液流速为25BV/h,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有如预处理过的巯基修饰的活性炭,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后可直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;
当硫酸亚铁溶液经过吸附基底后三价铁离子和镍离子的含量超标,即可对吸附载体进行再生处理;采用硫酸质量分数为5%的稀硫酸逆流洗涤,洗涤温度70℃,逆流洗涤速度为10BV/h,洗涤完成后继续以硫酸质量分数为60%的硫酸溶液浸泡5h,浸泡温度70℃,将硫酸排干,再次用10%硫酸溶液逆流冲洗0.5h,再次用10%硫酸溶液逆流洗涤的速度为5BV/h,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体可直接装柱返回使用。
上述制备得出的高纯硫酸亚铁中七水硫酸亚铁主含量为99.2%,Fe3+含量为40ppm,Ni2+含量为12ppm。
实施例3
将乙二胺四乙酸修饰的聚苯乙烯树脂、多孔二氧化硅和巯基修饰的聚脲作为吸附载体,聚苯乙烯吸附树脂大小为0.1mm,聚脲粒子大小为0.5mm,填装高度在700mm,在体积百分比为85%的乙醇溶液中浸泡12h,湿法装柱,先用15倍柱体积的去离子水淋洗吸附载体,淋洗吸附载体流速为1BV/h,然后采用4倍柱体积且浓度为6%的硫酸溶液淋洗吸附载体,硫酸淋洗流速为3BV/h;
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,将硫酸亚铁溶液的pH值调整为2.0,将总铁浓度调整为1.3mol/L;
在操作温度30℃下,将上述的硫酸亚铁溶液逆向通过装有预处理过的乙二胺四乙酸修饰的聚苯乙烯树脂,硫酸亚铁溶液流速为10BV/h,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有如预处理过的巯基修饰的聚脲,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后可直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;
当硫酸亚铁溶液经过吸附基底后三价铁离子和镍离子的含量超标,即可对吸附载体进行再生处理;采用硫酸质量分数为2%的稀硫酸逆流洗涤,洗涤温度50℃,逆流洗涤速度为5BV/h,洗涤完成后继续以硫酸质量分数为40%的硫酸溶液浸泡8h,浸泡温度50℃,将硫酸排干,再次用10%硫酸溶液逆流冲洗1.5h,再次用10%硫酸溶液逆流洗涤速度为3BV/h,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体可直接装柱返回使用。
上述制备得出的高纯硫酸亚铁中七水硫酸亚铁主含量为99.1%,Fe3+含量为5ppm,Ni2+含量为3ppm。
实施例4
将乙二胺四乙酸修饰的多孔二氧化硅和巯基修饰的蒙脱石作为吸附载体,载体粒子大小为0.5mm,填装高度在1200mm,在体积百分比为75%的乙醇溶液中浸泡16h,湿法装柱,先用10倍柱体积的纯净水淋洗吸附载体,纯净水淋洗吸附载体流速为4BV/h,然后采用3倍柱体积且浓度为10%的硫酸溶液淋洗吸附载体,硫酸淋洗流速为4BV/h;
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,将硫酸亚铁溶液的pH值调整为3.0,将总铁浓度调整为2mol/L;
在操作温度40℃下,将步骤(2)的硫酸亚铁溶液逆向通过装有预处理过的乙二胺四乙酸修饰的多孔二氧化硅,硫酸亚铁溶液流速为8BV/h,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有预处理过的巯基修饰的蒙脱石,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后可直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁。
当硫酸亚铁溶液经过吸附基底后三价铁离子和镍离子的含量超标,即可对吸附载体进行再生处理;采用硫酸质量分数为4%的稀硫酸逆流洗涤,洗涤温度60℃,逆流洗涤速度为7BV/h,洗涤完成后继续以硫酸质量分数为30%的硫酸溶液浸泡10h,浸泡温度45℃,将硫酸排干,再次用10%硫酸溶液逆流冲洗2h,再次用10%硫酸溶液逆流洗涤速度为3BV/h,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体可直接装柱返回使用。
上述制备得出的高纯硫酸亚铁中七水硫酸亚铁主含量为99.5%,Fe3+含量为15ppm,Ni2+含量为6ppm。
实施例5
将乙二胺四乙酸修饰的聚氨酯泡沫塑料、凹凸棒土、硅胶和巯基修饰的石墨、蒙脱石作为吸附载体,载体粒子大小为1mm,填装高度在900mm,在体积百分比为65%的乙醇溶液中浸泡18h,湿法装柱,先用5倍柱体积的硬度为9.5的自来水淋洗吸附载体,淋洗吸附载体流速为3BV/h,然后采用4倍柱体积且浓度为8%的硫酸溶液淋洗吸附载体,硫酸淋洗流速为3BV/h。
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,将硫酸亚铁溶液的pH值调整为1.8,将总铁浓度调整为1mol/L;
在操作温度35℃下,将上述的硫酸亚铁溶液逆向通过装有预处理过的乙二胺四乙酸修饰的吸附载体,硫酸亚铁溶液流速为25BV/h,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有预处理过的巯基修饰的吸附载体,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后可直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;
当硫酸亚铁溶液经过吸附基底后三价铁离子和镍离子的含量超标,即可对吸附载体进行再生处理;采用硫酸质量分数为3%的稀硫酸逆流洗涤,洗涤温度55℃,逆流洗涤速度为9BV/h,洗涤完成后继续以硫酸质量分数为50%的硫酸溶液浸泡5h,浸泡温度60℃,将硫酸排干,再次用10%硫酸溶液逆流冲洗1h,再次用10%硫酸溶液逆流洗涤速度为5BV/h,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体可直接装柱返回使用。
上述制备得出的高纯硫酸亚铁中七水硫酸亚铁主含量为99.6%,Fe3+含量为40ppm,Ni2+含量为20ppm。
实施例6
将乙二胺四乙酸修饰的聚苯乙烯树脂、活性炭和巯基修饰的聚氨酯泡沫塑料、硅胶、聚硫作为吸附基底,吸附载体大小为0.1mm,填装高度在1300mm,在体积百分比为90%的乙醇溶液中浸泡10h,湿法装柱,先用15倍柱体积的硬度为5的自来水淋洗吸附载体,淋洗吸附载体流速为2BV/h,然后采用3倍柱体积且浓度为10%的硫酸溶液淋洗吸附载体,硫酸淋洗流速为3BV/h;
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,将硫酸亚铁溶液的pH值调整为2.5,将总铁浓度调整为1.8mol/L;
在操作温度50℃下,将上述的硫酸亚铁溶液逆向通过装有预处理过的乙二胺四乙酸修饰的吸附载体,硫酸亚铁溶液流速为10BV/h,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有预处理过的巯基修饰的吸附载体,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后可直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;
当硫酸亚铁溶液经过吸附基底后三价铁离子和镍离子的含量超标,即可对吸附载体进行再生处理;采用硫酸质量分数为4%的稀硫酸逆流洗涤,洗涤温度48℃,逆流洗涤速度为5BV/h,洗涤完成后继续以硫酸质量分数为45%的硫酸溶液浸泡5h,浸泡温度55℃,将硫酸排干,再次用10%硫酸溶液逆流冲洗2h,再次用10%硫酸溶液逆流洗涤速度为5BV/h,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体可直接装柱返回使用。
上述制备得出的高纯硫酸亚铁中七水硫酸亚铁主含量为99.5%,Fe3+含量为25ppm,Ni2+含量为10ppm。
Claims (10)
1.一种电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,是分别采用巯基修饰的吸附载体和乙二胺四乙酸修饰的吸附载体作为吸附基底,分段脱除硫酸亚铁溶液中的三价铁离子和镍离子,同步处理硫酸亚铁溶液中的微量铜离子、镉离子和铅离子,得到净化处理的硫酸亚铁溶液;将所获硫酸亚铁溶液调整酸度后直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;当硫酸亚铁溶液经过吸附基底后三价铁离子和镍离子的含量超标,则对吸附基底进行再生处理。
2.如权利要求1所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,包括以下步骤:
(1)预处理吸附基底和装柱
用乙二胺四乙酸修饰的吸附载体和巯基修饰的吸附载体作为吸附基底在乙醇溶液中浸泡,湿法装柱,用纯水淋洗吸附载体,最后采用硫酸溶液淋洗吸附载体;
(2)调整硫酸亚铁溶液的酸度和总铁浓度
将废铁洗净后与硫酸反应,反应完全后得到硫酸亚铁溶液,过滤除去不溶物,调节硫酸亚铁溶液pH值和总铁浓度;
(3)净化硫酸亚铁溶液
将上述步骤(2)的硫酸亚铁溶液逆向通过装有所述步骤(1)预处理过的乙二胺四乙酸修饰的吸附载体,得到除去三价铁和部分镍离子的硫酸亚铁溶液,继续将溶液逆向通过装有所述步骤(1)预处理过的巯基修饰的吸附载体,得到净化处理的硫酸亚铁溶液,所获溶液调整酸度后直接冷却结晶得到高纯硫酸亚铁;
(4)吸附载体再生
当硫酸亚铁溶液经过吸附基底后三价铁离子和镍离子的含量超标,可对吸附载体进行再生处理,即采用稀硫酸逆流洗涤,洗涤完成后继续以硫酸溶液浸泡,然后将硫酸排干,再次用硫酸溶液逆流冲洗,直到流出液酸度稳定,吸附载体再生结束;再生后的吸附载体直接装柱返回上述步骤(3)使用。
3.如权利要求2所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其特征在于:所述步骤(1)中吸附载体在乙醇溶液中浸泡的时间为10-20h,吸附载体是用5-15倍柱体积的纯水淋洗,吸附载体是用1-4倍柱体积的硫酸溶液淋洗。
4.如权利要求2所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其特征在于:所述步骤(1)中吸附载体大小为0.1-1mm,填装高度在700-1500mm,浸泡吸附载体的乙醇溶液的体积百分比为60-95%。
5.如权利要求2所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其特征在于:所述步骤(1)中乙二胺四乙酸修饰的吸附载体和巯基修饰的吸附载体其载体基底选自聚苯乙烯颗粒、活性炭、聚氨酯泡沫塑料、硅胶、多孔二氧化硅、石墨、硅藻土、凹凸棒土、蒙脱石、聚硫、聚脲中的一种或多种。
6.如权利要求2所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其特征在于:所述步骤(1)中淋洗吸附载体的纯水包括蒸馏水、纯净水、去离子水和硬度低于10度的自来水,纯水淋洗吸附载体流速为1-5BV/h,淋洗吸附载体的硫酸浓度为5-10%,淋洗流速为3-5BV/h。
7.如权利要求2所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其特征在于:所述步骤(2)中是将硫酸亚铁溶液的pH值调整为1.5-3.0,总铁浓度为1-2.3mol/L。
8.如权利要求2所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其特征在于:所述步骤(3)中的操作温度为20-50℃,硫酸亚铁溶液流速为8-25BV/h。
9.如权利要求2所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其特征在于:所述步骤(4)中吸附载体在硫酸溶液中浸泡的时间为5-10h,吸附载体是用10%硫酸溶液逆流冲洗0.5-2h。
10.如权利要求2所述的电池级硫酸亚铁溶液的深度净化方法,其特征在于:所述步骤(4)中逆流洗涤的硫酸质量分数为1-5%,洗涤温度40-70℃,逆流洗涤速度为5-10BV/h;浸泡吸附载体的硫酸质量分数为20-60%,浸泡温度40-70℃;再次用10%硫酸溶液逆流洗涤速度为3-5BV/h。
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