CN112375063A - 一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法，含较高金属离子浓度的氟代碳酸乙烯酯，在膜分离装置的作用下，使氟代碳酸乙烯酯中的金属离子含量达到使用要求。本专利提供的方法具有操作简单、易于工业化、且分离膜能重复使用，降低使用成本。

Description

一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法
技术领域
本发明涉及去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子技术领域，尤其涉及一去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法。
技术背景
氟代碳酸乙烯酯作为锂离子电池电解液的添加剂，能抑制电解液的分解，降低电池的阻抗，改善其耐低温性能，明显提高电池比容量和循环稳定性；以其作为电解液溶剂，可改善二次电池及电容器等电化学器件的充放电循环特性和电流效率。此外，它也可以用作医药、农药中间体。
氟代碳酸乙烯酯的合成主要有以下3 种方法：①以碳酸乙烯酯为原料的直接氟代法；②电化学氟化法；③以氯代碳酸乙烯酯为原料的卤素交换法，工业化生产主要采用以氯代碳酸乙烯酯为原料的卤素交换法。
作为锂电池电解液的添加剂，，参考《HGT4790-2014》要求，对氟代碳酸乙烯酯使用的各项指标，如纯度、水分、酸度、色度、金属离子含量等均有较高的要求。文献报道的精制方法包括，连续精馏、重结晶、酸碱中和等，去除氟代碳酸乙烯酯粗产品中残余有未反应的氯代碳酸乙烯酯、副产物氯化氢、游离的氟化氢以及处理过程中引入的水分等，而对去除氟代碳酸乙烯酯中的重金属离子的报道相对较少，根据《HGT4790-2014》，氟代碳酸乙烯酯中金属离子含量要下如下：
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降低液相中重金属离子的方法很多，常规处理技术有化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法、电解法等，同时铁氧体法、膜分离技术、溶剂萃取法、吸附法、生物法等新技术也得到了越来越多的研究和应用。其中，膜分离技术是一门崭新的跨学科的实用化技术，被公认为是最有发展前途的高新技术之一。
膜分离的基本原理是在某种推动力作用下，利用膜的选择透过性进行使溶液中的溶质和溶质、溶质和溶剂分离，达到提纯、浓缩和净化的目的。根据膜截留组分粒径大小的不同及膜性能的差异，目前常见的膜分离过程可分为以下几种：电渗析(Electrodialysis，ED)、液体膜分离（Liquid Membrane Permeation，LMP）、反渗透(Reverse osmosis，RO)、微滤(Microfiltration，MF)、超滤(Ultrafiltration，UF)、纳滤(Nanofiltration，UF)等，对应所采用的膜为反渗透膜、微滤膜、超滤膜、纳滤膜等。
目前国内外学者从不同角度对膜分离技术脱出液相中金属离子进行了实验性研究，但将膜分离技术应用到去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的尚未有文献报道。
氟代碳酸乙烯酯中金属离子的来源主要为生产过程中的原料带人，或者为生产过程中的“累积效应”，反应及提纯设备中金属离子溶于氟代碳酸乙烯酯中。
发明内容
本发明提供了一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法，含较高金属离子浓度的氟代碳酸乙烯酯，在膜分离装置的作用下，够使氟代碳酸乙烯酯中的金属离子含量达到使用要求。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法，含较高金属离子浓度的氟代碳酸乙烯酯，在膜分离装置的作用下，使氟代碳酸乙烯酯中的金属离子含量达到使用要求。
进一步的技术方案，分离膜的种类主要包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜中的一种或几种的组合。
进一步的技术方案，采用分离膜主要包括PTFE改性膜、PVDF膜、PES膜、PA膜中的一种或几种的组合。
进一步的技术方案，膜分离装置主要采用超滤杯、有机膜分离机或两者的组合。
进一步的技术方案，膜分离装置操作压力为0.01～0.15MPa。
进一步的技术方案，氟代碳酸乙烯酯通过膜的流量为0.25～2.5ml/min。
有益效果
本发明提供一种除去氟代碳酸乙烯酯中的金属离子，使氟代碳酸乙烯酯中的金属离子含量达到使用要求。本发明提供的方法具有操作简单、易于工业化、且分离膜能重复使用，降低使用成本。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
以超滤杯为分离装置，超滤杯内径为5cm，采用PTFE改性纳滤膜，在室温下，过滤压力设定为0.01MPa，氟代碳酸乙烯酯以0.25ml/min的流量通过超滤杯，通过前后其中主要金属离子含量由ICP仪分析测量，结果如表1。
表1 过滤前后各金属离子含量
金属离子含量/ppm 过滤前 过滤后
钾 4.332 0.286
钙 4.217 0.312
钠 3.126 0.315
铁 3.625 0.377
铅 2.117 0.233
铜 2.173 0.243
实施例2
以超滤杯为分离装置，超滤杯内径为5cm，采用PES超滤膜，在室温下，过滤压力设定为0.15MPa，氟代碳酸乙烯酯以2.5ml/min的流量通过超滤杯，通过前后其中主要金属离子金属离子含量由ICP仪分析测量，结果如表2。
表2 过滤前后各金属离子含量
金属离子含量/ppm 过滤前 过滤后
钾 4.152 0.417
钙 4.332 0.520
钠 4.017 0.543
铁 3.785 0.479
铅 2.123 0.338
铜 2.119 0.357
实施例3
以有机膜分离机为分离装置，采用PVDF超滤膜，在室温下，过滤压力设定0.01MPa，氟代碳酸乙烯酯以0.25ml/min的流量通过有机膜分离机，通过前后其中主要金属离子金属离子含量由ICP仪分析测量，结果如表3。
表3 过滤前后各金属离子含量
金属离子含量/ppm 过滤前 过滤后
钾 4.076 0.223
钙 4.543 0.279
钠 4.077 0.375
铁 3.973 0.298
铅 2.085 0.264
铜 2.379 0.241
实施例4
以有机膜分离机为分离装置，采用PA超滤膜，在室温下，过滤压力设定为0.15MPa，氟代碳酸乙烯酯以2.5ml/min的流量通过有机膜分离机，通过前后其中主要金属离子含量由ICP仪分析测量，结果如表4。
表4 过滤前后各金属离子含量
金属离子含量/ppm 过滤前 过滤后
钾 4.109 0.517
钙 4.375 0.543
钠 4.098 0.610
铁 3.632 0.587
铅 2.119 0.392
铜 2.350 0.389
实施例5
以有机膜分离机和超滤杯组合为分离装置，有机膜分离机采用PVDF超滤膜，超滤杯采用PTFE改性纳滤膜，在室温下，过滤压力设定为0.15MPa，氟代碳酸乙烯酯以2.5ml/min的流量依次通过有机膜分离机和超滤杯，通过前后其中主要金属离子含量由ICP仪分析测量，结果如表5。
表5 过滤前后各金属离子含量
金属离子含量/ppm 过滤前 第一级过滤 第二级过滤
钾 14.159 7.439 0.637
钙 14.076 5.738 0.573
钠 13.992 4.618 0.585
铁 13.675 5.297 0.496
铅 12.052 3.349 0.332
铜 12.349 2.353 0.379
实施例6
以有机膜分离机和超滤杯组合为分离装置，有机膜分离机采用PA超滤膜，超滤杯采用PES超滤膜，在室温下，过滤压力设定为0.15MPa，氟代碳酸乙烯酯以2.5ml/min的流量依次通过有机膜分离机和超滤杯，通过前后其中主要金属离子含量由ICP仪分析测量，结果如表6。
表6 过滤前后各金属离子含量
金属离子含量/ppm 过滤前 第一级过滤 第二级过滤
钾 13.897 6.956 0.593
钙 14.015 5.763 0.612
钠 13.853 4.743 0.594
铁 13.672 5.119 0.486
铅 12.117 3.452 0.313
铜 12.497 2.397 0.343
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法，其特征在于：含较高金属离子浓度的氟代碳酸乙烯酯，在膜分离装置的作用下，使氟代碳酸乙烯酯中的金属离子含量达到使用要求。
2.根据权利要求1所述的一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法，其特征在于，分离膜的种类主要包括微滤膜、超滤膜、纳滤膜中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法，其特征在于，膜分离装置主要采用超滤杯、有机膜分离机或两者的组合。
4.根据权利要求1所述的一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法，其特征在于，膜分离装置操作压力为0.01～0.15MPa。
5.根据权利要求1所述的一种去除氟代碳酸乙烯酯中金属离子的方法，其特征在于，氟代碳酸乙烯酯通过膜的流量为0.25～2.5ml/min。
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