CN116239149B - 一种偏钒酸铵的提纯方法 - Google Patents
一种偏钒酸铵的提纯方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116239149B CN116239149B CN202310131506.5A CN202310131506A CN116239149B CN 116239149 B CN116239149 B CN 116239149B CN 202310131506 A CN202310131506 A CN 202310131506A CN 116239149 B CN116239149 B CN 116239149B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ammonium metavanadate
- graphene
- magnesium chloride
- graphene dispersion
- dispersion liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O azanium;oxido(dioxo)vanadium Chemical compound [NH4+].[O-][V](=O)=O UNTBPXHCXVWYOI-UHFFFAOYSA-O 0.000 title claims abstract description 187
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 153
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 153
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 153
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 72
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 71
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 24
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 19
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 19
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 76
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 49
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 9
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 9
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 8
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 8
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 8
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 8
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 7
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 4
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N sodium metavanadate Chemical compound [Na+].[O-][V](=O)=O CMZUMMUJMWNLFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 4
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- PNXOJQQRXBVKEX-UHFFFAOYSA-N iron vanadium Chemical compound [V].[Fe] PNXOJQQRXBVKEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G31/00—Compounds of vanadium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
一种偏钒酸铵的提纯方法，包括以下步骤：（1）将氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，得氯化镁石墨烯分散液还原剂，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌以进行改性，得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂；（2）将原料偏钒酸铵和石墨烯混合球磨，再溶于热水中，调pH值为8‑9，得偏钒酸铵石墨烯溶液；（3）往偏钒酸铵石墨烯溶液中滴加改性氯化镁石墨烯分散液还原剂，反应30分钟以上，直至无沉淀产生，反应结束，过滤，取滤液；（4）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。本发明所得偏钒酸铵的纯度≥99.9％。本发明所得偏钒酸铵产品质量稳定，生产效率高。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种偏钒酸铵的提纯方法。
背景技术
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。
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。随着偏钒酸铵在各行业中的广泛应用，对偏钒酸铵纯度的要求越来越高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种偏钒酸铵的提纯方法，所得偏钒酸铵纯度高。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种偏钒酸铵的提纯方法，包括以下步骤：
（1）制备还原剂：
将石墨烯溶于去离子水中，超声分散，得石墨烯分散液；
另将氯化镁溶于去离子水中，得氯化镁溶液；
将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，得氯化镁石墨烯分散液还原剂，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌以进行改性，得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂；
进一步，步骤（1）中，石墨烯溶于去离子水中超声分散，所述超声分散的频率为1.6～1.8kHz，超声分散的时间为10～20分钟。若所述超声分散时间过短，石墨烯不能均匀分散，容易引起材料团聚；若所述分散时间过长，容易损坏石墨烯形貌。
进一步，步骤（1）中，所述石墨烯分散液的浓度为5～10 mg/mL。上述浓度过低或过高都不利于后续除杂。
进一步，步骤（1）中，所述氯化镁溶液的浓度为30-40g/L。上述浓度过低或过高都不利于后续除杂。
进一步，步骤（1）中，氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，氯化镁溶液与石墨烯分散液的质量比为1-10：1。
进一步，步骤（1）中，乙醇的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的1-10%。
进一步，步骤（1）中，乙烯基三甲氧基硅烷的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的0.1-0.5%。
进一步，步骤（1）中，将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，所述超声搅拌的频率为1.5～1.6kHz，超声搅拌的时间为5～10分钟。若所述超声搅拌时间过短，混合液不能均匀分散，容易引起材料团聚；若所述超声搅拌时间过长，容易损坏化合物形貌。
进一步，步骤（1）中，加入乙烯基三甲氧基硅烷后搅拌20分钟以上（优选30-60分钟）。
本步骤中，氯化镁和石墨烯、乙醇均可作为还原剂，氯化镁溶液与石墨烯分散液更容易均匀分散且结合，所制得的纳米材料颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，有利于对杂质的吸附，还原和吸附一步完成。但将其单独用于还原偏钒酸铵中的杂质离子，效果有限，所得偏钒酸铵的纯度并不令人满意。研究表明，本发明制备的还原剂，能较好的除去偏钒酸铵中的杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。乙醇可挥发除去，石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。
采用乙烯基三甲氧基硅烷对氯化镁石墨烯分散液还原剂进行改性，可以提高还原剂的还原性能，并且可以提高石墨烯的选择性吸附性能，提高所得偏钒酸铵的纯度。
（2）将原料偏钒酸铵和石墨烯混合球磨，再溶于热水中（优选50-60℃），再加入碱调pH值为8-9，得偏钒酸铵石墨烯溶液；
进一步，步骤（2）中，所述原料偏钒酸铵为纯度95-99%的偏钒酸铵（一般为纯度小于98%的偏钒酸铵）。原料偏钒酸铵与热水的质量比为0.03-0.08：1；所加入的碱为氢氧化钠或氨水。所加入的石墨烯为偏钒酸铵质量的1-5%。
进一步，步骤（2）中，球磨转速为12—18r/min，球磨20-60分钟。球磨过程中，对偏钒酸铵进行活化，有利于后续过程中的除杂。如果球磨机转速过高，球的离心力会太大，到一定程度后，钢球会一直随着球磨机转动，达不到活化的效果。如果球磨机转速过低，也不利于后续的除杂过程。球磨的时间过短，无法充分活化，球磨的时间过长，对效果提升有限，降低生产效率。
球磨过程中，既是一个活化的过程，也是一个球磨减小原料粒径的过程，因此，需要控制球磨的速度和时间，球磨速度太快或时间太长，可能使得偏钒酸铵尺寸偏小，当球磨后的偏钒酸铵尺寸偏小时，后续反应过程中可能会团聚，导致粉剂组分分散不均匀，不利于溶解和除杂；球磨速度太慢或时间太短，可能使得偏钒酸铵尺寸偏大，当球磨后的偏钒酸铵尺寸太大时，会影响石墨烯的渗透，导致反应不充分，同样不利于溶解和除杂。
（3）往步骤（2）所得偏钒酸铵石墨烯溶液中滴加步骤（1）所得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂，反应30分钟以上，直至无沉淀产生，反应结束，过滤，取滤液。
进一步，步骤（3）中，滴加改性氯化镁石墨烯分散液还原剂的滴加速度为每分钟25～35滴。滴加速度过快，除杂反应不完全。滴加速度过慢，效率低。
（4）往步骤（3）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。
本发明步骤（4）沉钒时通过加入偏钒酸铵晶种破坏溶液过饱和度，可以缩短沉钒时间，减少偏钒酸铵与杂质的接触时间，提高偏钒酸铵的产品纯度，且不会对产品纯度产生不良影响。
本发明所得偏钒酸铵的纯度≥99.9％。本发明所得偏钒酸铵产品质量稳定，生产效率高。
本发明将粗品偏钒酸铵经过提纯，分离出其中的硅、铝、硫、磷、砷等有害元素，加入特制的还原剂，使粗品偏钒酸铵中的高价位有害元素被还原为低价位，然后生成相应化合物，经过滤后除杂获得高纯度的偏钒酸钠溶液，进一步重结晶即得高纯偏钒酸铵。
本发明特制的还原剂中的氯化镁和石墨烯、乙醇均可作为还原剂，氯化镁溶液与石墨烯分散液更容易均匀分散且结合，所制得的纳米材料颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，有利于对杂质的吸附。但将其单独用于还原偏钒酸铵中的杂质离子，效果有限，所得偏钒酸铵的纯度并不令人满意。研究表明，本发明制备的还原剂，能较好的除去偏钒酸铵中的杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。乙醇可挥发除去，石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。
采用乙烯基三甲氧基硅烷对氯化镁石墨烯分散液还原剂进行改性，可以提高还原剂的还原性能，并且可以提高石墨烯的选择性吸附性能，提高所得偏钒酸铵的纯度。
实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
本实施例之偏钒酸铵的提纯方法，包括以下步骤：
（1）制备还原剂：
将石墨烯溶于去离子水中，超声分散，得石墨烯分散液；
另将氯化镁溶于去离子水中，得氯化镁溶液；
将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，得氯化镁石墨烯分散液还原剂，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌以进行改性，得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂；
步骤（1）中，石墨烯溶于去离子水中超声分散，所述超声分散的频率为1.6kHz，超声分散的时间为20分钟。若所述超声分散时间过短，石墨烯不能均匀分散，容易引起材料团聚；若所述分散时间过长，容易损坏石墨烯形貌。
步骤（1）中，所述石墨烯分散液的浓度为5mg/mL。上述浓度过低或过高都不利于后续除杂。
步骤（1）中，所述氯化镁溶液的浓度为40g/L。上述浓度过低或过高都不利于后续除杂。
步骤（1）中，氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，氯化镁溶液与石墨烯分散液的质量比为2：1。
步骤（1）中，乙醇的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的1%。
步骤（1）中，乙烯基三甲氧基硅烷的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的0.1%。
步骤（1）中，将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，所述超声搅拌的频率为1.5kHz，超声搅拌的时间为10分钟。若所述超声搅拌时间过短，混合液不能均匀分散，容易引起材料团聚；若所述超声搅拌时间过长，容易损坏化合物形貌。
步骤（1）中，加入乙烯基三甲氧基硅烷后搅拌20分钟。
本步骤中，氯化镁和石墨烯、乙醇均可作为还原剂，氯化镁溶液与石墨烯分散液更容易均匀分散且结合，所制得的纳米材料颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，有利于对杂质的吸附。但将其单独用于还原偏钒酸铵中的杂质离子，效果有限，所得偏钒酸铵的纯度并不令人满意。研究表明，本发明制备的还原剂，能较好的除去偏钒酸铵中的杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。乙醇可挥发除去，石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。
采用乙烯基三甲氧基硅烷对氯化镁石墨烯分散液还原剂进行改性，可以提高还原剂的还原性能，并且可以提高石墨烯的选择性吸附性能，提高所得偏钒酸铵的纯度。
（2）将原料偏钒酸铵和石墨烯混合球磨，再溶于50℃热水中，再加入碱调pH值为8，得偏钒酸铵石墨烯溶液；
步骤（2）中，所述原料偏钒酸铵为纯度95%的偏钒酸铵。原料偏钒酸铵与热水的质量比为0.03：1；所加入的碱为氢氧化钠。所加入的石墨烯为偏钒酸铵质量的1%。
步骤（2）中，球磨转速为18r/min，球磨60分钟。球磨过程中，对偏钒酸铵进行活化，有利于后续过程中的除杂。如果球磨机转速过高，球的离心力会太大，到一定程度后，钢球会一直随着球磨机转动，达不到活化的效果。如果球磨机转速过低，也不利于后续的除杂过程。球磨的时间过短，无法充分活化，球磨的时间过长，对效果提升有限，降低生产效率。
球磨过程中，既是一个活化的过程，也是一个球磨减小原料粒径的过程，因此，需要控制球磨的速度和时间，球磨速度太快或时间太长，可能使得偏钒酸铵尺寸偏小，当球磨后的偏钒酸铵尺寸偏小时，后续反应过程中可能会团聚，导致粉剂组分分散不均匀，不利于溶解和除杂；球磨速度太慢或时间太短，可能使得偏钒酸铵尺寸偏大，当球磨后的偏钒酸铵尺寸太大时，会影响石墨烯的渗透，导致反应不充分，同样不利于溶解和除杂。
（3）往步骤（2）所得偏钒酸铵石墨烯溶液中滴加步骤（1）所得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂，反应30分钟，直至无沉淀产生，反应结束，过滤，取滤液。
步骤（3）中，滴加改性氯化镁石墨烯分散液还原剂的滴加速度为每分钟25～35滴。滴加速度过快，除杂反应不完全。滴加速度过慢，效率低。
（4）往步骤（3）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。
本发明步骤（4）沉钒时通过加入偏钒酸铵晶种破坏溶液过饱和度，可以缩短沉钒时间，减少偏钒酸铵与杂质的接触时间，提高偏钒酸铵的产品纯度，且不会对产品纯度产生不良影响。
本发明所得偏钒酸铵的纯度为99.9％。本发明所得偏钒酸铵产品质量稳定，生产效率高。
本发明将粗品偏钒酸铵经过提纯，分离出其中的硅、铝、硫、磷、砷等有害元素，加入特制的还原剂，使粗品偏钒酸铵中的高价位有害元素被还原为低价位，然后生成相应化合物，经过滤后除杂获得高纯度的偏钒酸钠溶液，进一步重结晶即得高纯偏钒酸铵。
本发明特制的还原剂中的氯化镁和石墨烯、乙醇均可作为还原剂，氯化镁溶液与石墨烯分散液更容易均匀分散且结合，所制得的纳米材料颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，有利于对杂质的吸附。但将其单独用于还原偏钒酸铵中的杂质离子，效果有限，所得偏钒酸铵的纯度并不令人满意。研究表明，本发明制备的还原剂，能较好的除去偏钒酸铵中的杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。乙醇可挥发除去，石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。
采用乙烯基三甲氧基硅烷对氯化镁石墨烯分散液还原剂进行改性，可以提高还原剂的还原性能，并且可以提高石墨烯的选择性吸附性能，提高所得偏钒酸铵的纯度。
实施例
本实施例之偏钒酸铵的提纯方法，包括以下步骤：
（1）制备还原剂：
将石墨烯溶于去离子水中，超声分散，得石墨烯分散液；
另将氯化镁溶于去离子水中，得氯化镁溶液；
将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，得氯化镁石墨烯分散液还原剂，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌以进行改性，得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂；
步骤（1）中，石墨烯溶于去离子水中超声分散，所述超声分散的频率为1.8kHz，超声分散的时间为15分钟。若所述超声分散时间过短，石墨烯不能均匀分散，容易引起材料团聚；若所述分散时间过长，容易损坏石墨烯形貌。
步骤（1）中，所述石墨烯分散液的浓度为10 mg/mL。上述浓度过低或过高都不利于后续除杂。
步骤（1）中，所述氯化镁溶液的浓度为35g/L。上述浓度过低或过高都不利于后续除杂。
步骤（1）中，氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，氯化镁溶液与石墨烯分散液的质量比为5：1。
步骤（1）中，乙醇的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的10%。
步骤（1）中，乙烯基三甲氧基硅烷的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的0.2%。
步骤（1）中，将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，所述超声搅拌的频率为1.5～1.6kHz，超声搅拌的时间为10分钟。若所述超声搅拌时间过短，混合液不能均匀分散，容易引起材料团聚；若所述超声搅拌时间过长，容易损坏化合物形貌。
步骤（1）中，加入乙烯基三甲氧基硅烷后搅拌30分钟。
本步骤中，氯化镁和石墨烯、乙醇均可作为还原剂，氯化镁溶液与石墨烯分散液更容易均匀分散且结合，所制得的纳米材料颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，有利于对杂质的吸附。但将其单独用于还原偏钒酸铵中的杂质离子，效果有限，所得偏钒酸铵的纯度并不令人满意。研究表明，本发明制备的还原剂，能较好的除去偏钒酸铵中的杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。乙醇可挥发除去，石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。
采用乙烯基三甲氧基硅烷对氯化镁石墨烯分散液还原剂进行改性，可以提高还原剂的还原性能，并且可以提高石墨烯的选择性吸附性能，提高所得偏钒酸铵的纯度。
（2）将原料偏钒酸铵和石墨烯混合球磨，再溶于60℃热水中，再加入碱调pH值为8，得偏钒酸铵石墨烯溶液；
步骤（2）中，所述原料偏钒酸铵为纯度98%的偏钒酸铵。原料偏钒酸铵与热水的质量比为0.08：1；所加入的碱为氨水。所加入的石墨烯为偏钒酸铵质量的2%。
步骤（2）中，球磨转速为18r/min，球磨50分钟。球磨过程中，对偏钒酸铵进行活化，有利于后续过程中的除杂。如果球磨机转速过高，球的离心力会太大，到一定程度后，钢球会一直随着球磨机转动，达不到活化的效果。如果球磨机转速过低，也不利于后续的除杂过程。球磨的时间过短，无法充分活化，球磨的时间过长，对效果提升有限，降低生产效率。
球磨过程中，既是一个活化的过程，也是一个球磨减小原料粒径的过程，因此，需要控制球磨的速度和时间，球磨速度太快或时间太长，可能使得偏钒酸铵尺寸偏小，当球磨后的偏钒酸铵尺寸偏小时，后续反应过程中可能会团聚，导致粉剂组分分散不均匀，不利于溶解和除杂；球磨速度太慢或时间太短，可能使得偏钒酸铵尺寸偏大，当球磨后的偏钒酸铵尺寸太大时，会影响石墨烯的渗透，导致反应不充分，同样不利于溶解和除杂。
（3）往步骤（2）所得偏钒酸铵石墨烯溶液中滴加步骤（1）所得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂，反应40分钟，直至无沉淀产生，反应结束，过滤，取滤液。
步骤（3）中，滴加改性氯化镁石墨烯分散液还原剂的滴加速度为每分钟25～35滴。滴加速度过快，除杂反应不完全。滴加速度过慢，效率低。
（4）往步骤（3）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。
本发明步骤（4）沉钒时通过加入偏钒酸铵晶种破坏溶液过饱和度，可以缩短沉钒时间，减少偏钒酸铵与杂质的接触时间，提高偏钒酸铵的产品纯度，且不会对产品纯度产生不良影响。
本发明所得偏钒酸铵的纯度为99.95％。本发明所得偏钒酸铵产品质量稳定，生产效率高。
本发明将粗品偏钒酸铵经过提纯，分离出其中的硅、铝、硫、磷、砷等有害元素，加入特制的还原剂，使粗品偏钒酸铵中的高价位有害元素被还原为低价位，然后生成相应化合物，经过滤后除杂获得高纯度的偏钒酸钠溶液，进一步重结晶即得高纯偏钒酸铵。
本发明特制的还原剂中的氯化镁和石墨烯、乙醇均可作为还原剂，氯化镁溶液与石墨烯分散液更容易均匀分散且结合，所制得的纳米材料颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，有利于对杂质的吸附。但将其单独用于还原偏钒酸铵中的杂质离子，效果有限，所得偏钒酸铵的纯度并不令人满意。研究表明，本发明制备的还原剂，能较好的除去偏钒酸铵中的杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。乙醇可挥发除去，石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。
采用乙烯基三甲氧基硅烷对氯化镁石墨烯分散液还原剂进行改性，可以提高还原剂的还原性能，并且可以提高石墨烯的选择性吸附性能，提高所得偏钒酸铵的纯度。
实施例
本实施例之偏钒酸铵的提纯方法，包括以下步骤：
（1）制备还原剂：
将石墨烯溶于去离子水中，超声分散，得石墨烯分散液；
另将氯化镁溶于去离子水中，得氯化镁溶液；
将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，得氯化镁石墨烯分散液还原剂，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌以进行改性，得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂；
步骤（1）中，石墨烯溶于去离子水中超声分散，所述超声分散的频率为1.8kHz，超声分散的时间为20分钟。若所述超声分散时间过短，石墨烯不能均匀分散，容易引起材料团聚；若所述分散时间过长，容易损坏石墨烯形貌。
步骤（1）中，所述石墨烯分散液的浓度为10 mg/mL。上述浓度过低或过高都不利于后续除杂。
步骤（1）中，所述氯化镁溶液的浓度为40g/L。上述浓度过低或过高都不利于后续除杂。
步骤（1）中，氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，氯化镁溶液与石墨烯分散液的质量比为10：1。
步骤（1）中，乙醇的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的8%。
步骤（1）中，乙烯基三甲氧基硅烷的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的0.4%。
步骤（1）中，将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，所述超声搅拌的频率为1.5kHz，超声搅拌的时间为8分钟。若所述超声搅拌时间过短，混合液不能均匀分散，容易引起材料团聚；若所述超声搅拌时间过长，容易损坏化合物形貌。
步骤（1）中，加入乙烯基三甲氧基硅烷后搅拌30分钟。
本步骤中，氯化镁和石墨烯、乙醇均可作为还原剂，氯化镁溶液与石墨烯分散液更容易均匀分散且结合，所制得的纳米材料颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，有利于对杂质的吸附。但将其单独用于还原偏钒酸铵中的杂质离子，效果有限，所得偏钒酸铵的纯度并不令人满意。研究表明，本发明制备的还原剂，能较好的除去偏钒酸铵中的杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。乙醇可挥发除去，石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。
采用乙烯基三甲氧基硅烷对氯化镁石墨烯分散液还原剂进行改性，可以提高还原剂的还原性能，并且可以提高石墨烯的选择性吸附性能，提高所得偏钒酸铵的纯度。
（2）将原料偏钒酸铵和石墨烯混合球磨，再溶于55℃热水中，再加入碱调pH值为8，得偏钒酸铵石墨烯溶液；
步骤（2）中，所述原料偏钒酸铵为纯度96%的偏钒酸铵。原料偏钒酸铵与热水的质量比为0.05：1；所加入的碱为氢氧化钠或氨水。所加入的石墨烯为偏钒酸铵质量的3%。
步骤（2）中，球磨转速为15r/min，球磨30分钟。球磨过程中，对偏钒酸铵进行活化，有利于后续过程中的除杂。如果球磨机转速过高，球的离心力会太大，到一定程度后，钢球会一直随着球磨机转动，达不到活化的效果。如果球磨机转速过低，也不利于后续的除杂过程。球磨的时间过短，无法充分活化，球磨的时间过长，对效果提升有限，降低生产效率。
球磨过程中，既是一个活化的过程，也是一个球磨减小原料粒径的过程，因此，需要控制球磨的速度和时间，球磨速度太快或时间太长，可能使得偏钒酸铵尺寸偏小，当球磨后的偏钒酸铵尺寸偏小时，后续反应过程中可能会团聚，导致粉剂组分分散不均匀，不利于溶解和除杂；球磨速度太慢或时间太短，可能使得偏钒酸铵尺寸偏大，当球磨后的偏钒酸铵尺寸太大时，会影响石墨烯的渗透，导致反应不充分，同样不利于溶解和除杂。
（3）往步骤（2）所得偏钒酸铵石墨烯溶液中滴加步骤（1）所得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂，反应30分钟，直至无沉淀产生，反应结束，过滤，取滤液。
步骤（3）中，滴加改性氯化镁石墨烯分散液还原剂的滴加速度为每分钟25～35滴。滴加速度过快，除杂反应不完全。滴加速度过慢，效率低。
（4）往步骤（3）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。
本发明步骤（4）沉钒时通过加入偏钒酸铵晶种破坏溶液过饱和度，可以缩短沉钒时间，减少偏钒酸铵与杂质的接触时间，提高偏钒酸铵的产品纯度，且不会对产品纯度产生不良影响。
本发明所得偏钒酸铵的纯度为99.93％。本发明所得偏钒酸铵产品质量稳定，生产效率高。
本发明将粗品偏钒酸铵经过提纯，分离出其中的硅、铝、硫、磷、砷等有害元素，加入特制的还原剂，使粗品偏钒酸铵中的高价位有害元素被还原为低价位，然后生成相应化合物，经过滤后除杂获得高纯度的偏钒酸钠溶液，进一步重结晶即得高纯偏钒酸铵。
本发明特制的还原剂中的氯化镁和石墨烯、乙醇均可作为还原剂，氯化镁溶液与石墨烯分散液更容易均匀分散且结合，所制得的纳米材料颗粒形貌一致且均匀分散，具有较高的杂质元素负载量，有利于对杂质的吸附。但将其单独用于还原偏钒酸铵中的杂质离子，效果有限，所得偏钒酸铵的纯度并不令人满意。研究表明，本发明制备的还原剂，能较好的除去偏钒酸铵中的杂质离子，对偏钒酸铵的吸附较少。乙醇可挥发除去，石墨烯等不溶性的杂质可过滤除去。
采用乙烯基三甲氧基硅烷对氯化镁石墨烯分散液还原剂进行改性，可以提高还原剂的还原性能，并且可以提高石墨烯的选择性吸附性能，提高所得偏钒酸铵的纯度。
对比例1
本对比例，除步骤（1）制备还原剂时不加入石墨烯以外（石墨烯分散液采用去离子水代替），其他操作参数与实施例1相同。
本对比例所得偏钒酸铵的纯度为98.5％。
对比例2
本对比例，除步骤（1）制备还原剂时不加入氯化镁以外（氯化镁溶液采用去离子水代替），其他操作参数与实施例1相同。
本对比例所得偏钒酸铵的纯度为98.0％。
对比例3
本对比例，除步骤（1）制备还原剂时不加入乙醇以外（乙醇采用去离子水代替），其他操作参数与实施例1相同。
本对比例所得偏钒酸铵的纯度为98.9％。
对比例4
本对比例，除步骤（1）制备还原剂时不加入乙烯基三甲氧基硅烷以外（乙烯基三甲氧基硅烷采用去离子水代替），其他操作参数与实施例1相同。
本对比例所得偏钒酸铵的纯度为98.8％。
对比例5
本对比例，除步骤（2）原料偏钒酸铵中不加入石墨烯以外，其他操作参数与实施例1相同。
本对比例所得偏钒酸铵的纯度为98.7％。
对比例6
本对比例，除步骤（2）原料偏钒酸铵和石墨烯混合后不采用球磨而采用普通搅拌以外，其他操作参数与实施例1相同。
本对比例所得偏钒酸铵的纯度为98.9％。
Claims (9)
1.一种偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备还原剂：
将石墨烯溶于去离子水中，超声分散，得石墨烯分散液；
另将氯化镁溶于去离子水中，得氯化镁溶液；
将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，得氯化镁石墨烯分散液还原剂，再加入乙烯基三甲氧基硅烷，搅拌以进行改性，得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂；
（2）将原料偏钒酸铵和石墨烯混合球磨，再溶于热水中，再加入碱调pH值为8-9，得偏钒酸铵石墨烯溶液；
步骤（2）中，球磨转速为12—18r/min，球磨20-60分钟；
（3）往步骤（2）所得偏钒酸铵石墨烯溶液中滴加步骤（1）所得改性氯化镁石墨烯分散液还原剂，反应30分钟以上，直至无沉淀产生，反应结束，过滤，取滤液；
（4）往步骤（3）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；
所得偏钒酸铵的纯度≥99.9％。
2.根据权利要求1所述的偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，步骤（1）中，石墨烯溶于去离子水中超声分散，所述超声分散的频率为1.6～1.8kHz，超声分散的时间为10～20分钟；步骤（1）中，所述石墨烯分散液的浓度为5～10 mg/mL。
3.根据权利要求1或2所述的偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，步骤（1）中，所述氯化镁溶液的浓度为30-40g/L；步骤（1）中，氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，氯化镁溶液与石墨烯分散液的质量比为1-10：1。
4.根据权利要求1或2所述的偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，步骤（1）中，乙醇的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的1-10%。
5.根据权利要求1或2所述的偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，步骤（1）中，乙烯基三甲氧基硅烷的加入量为相当于所加入的石墨烯分散液的质量的0.1-0.5%。
6.根据权利要求1或2所述的偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，步骤（1）中，将所得氯化镁溶液加入石墨烯分散液中，再加入乙醇，超声下搅拌，超声搅拌的频率为1.5～1.6kHz，超声搅拌的时间为5～10分钟。
7.根据权利要求1或2所述的偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，步骤（1）中，加入乙烯基三甲氧基硅烷后搅拌20分钟以上。
8.根据权利要求1或2所述的偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，步骤（2）中，所述原料偏钒酸铵为纯度95-99%的偏钒酸铵；原料偏钒酸铵与热水的质量比为0.03-0.08：1；所加入的碱为氢氧化钠或氨水；所加入的石墨烯为偏钒酸铵质量的1-5%。
9.根据权利要求1或2所述的偏钒酸铵的提纯方法，其特征在于，步骤（3）中，滴加改性氯化镁石墨烯分散液还原剂的滴加速度为每分钟25～35滴。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310131506.5A CN116239149B (zh) | 2023-02-17 | 2023-02-17 | 一种偏钒酸铵的提纯方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310131506.5A CN116239149B (zh) | 2023-02-17 | 2023-02-17 | 一种偏钒酸铵的提纯方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116239149A CN116239149A (zh) | 2023-06-09 |
| CN116239149B true CN116239149B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=86625697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310131506.5A Active CN116239149B (zh) | 2023-02-17 | 2023-02-17 | 一种偏钒酸铵的提纯方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116239149B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102603000A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-07-25 | 王远望 | 一种以偏钒酸铵为原料制备高纯五氧化二钒的工艺 |
| CN113755697A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-07 | 湖南众鑫新材料科技股份有限公司 | 一种钒合金还原冶炼还原剂及其应用 |
| CN114797783A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-29 | 山东大学 | 一种选择性去除Cr(VI)的吸附剂及其制备方法与应用 |
-
2023
- 2023-02-17 CN CN202310131506.5A patent/CN116239149B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102603000A (zh) * | 2012-03-19 | 2012-07-25 | 王远望 | 一种以偏钒酸铵为原料制备高纯五氧化二钒的工艺 |
| CN113755697A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-07 | 湖南众鑫新材料科技股份有限公司 | 一种钒合金还原冶炼还原剂及其应用 |
| CN114797783A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-07-29 | 山东大学 | 一种选择性去除Cr(VI)的吸附剂及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116239149A (zh) | 2023-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2599547B1 (en) | Method of synthesizing zirconium phosphate particles | |
| WO2012083678A1 (zh) | 高纯碳酸锂的制备方法 | |
| CN110358926B (zh) | 钒渣短流程制备草酸氧钒的方法 | |
| WO2011120273A1 (zh) | 一种制备一水合硫酸锰的方法 | |
| CN116239149B (zh) | 一种偏钒酸铵的提纯方法 | |
| CN115924969B (zh) | 一种还原法去除偏钒酸铵中有害元素的方法 | |
| CN116395742B (zh) | 一种多钒酸铵的提纯方法 | |
| CN111926182B (zh) | 一种湿法炼锰后硫酸盐混合物废盐的分离方法 | |
| CN116463508A (zh) | 一种处理镍钴氢氧化物的方法 | |
| CN211920886U (zh) | 一种利用膜分离技术制备电池级碳酸锂的装置 | |
| CN114540643A (zh) | 一种含钒磷砷渣中制备偏钒酸铵的方法 | |
| CN116282152A (zh) | 一种利用还原剂去除偏钒酸铵中铬、钛的方法 | |
| JP3503116B2 (ja) | 高濃度フリーヒドロキシルアミン水溶液の製造法 | |
| CN116514166A (zh) | 一种高纯偏钒酸铵中锑的去除方法 | |
| CN108147437B (zh) | 以砷酸镁为原料生产高纯氧化镁的方法 | |
| CN111732133A (zh) | 一种硫酸四氨钯的制备方法 | |
| CN111517367A (zh) | 制备高纯仲钨酸铵的方法 | |
| CN112708785B (zh) | 一种有机络合钒渣中钒的回收与有机沉淀剂再利用的方法 | |
| JPH04108614A (ja) | 高純度炭酸マンガンの製造方法 | |
| CN114477257B (zh) | 一种以循环流化床粉煤灰制备低钠低铁氢氧化铝阻燃剂并联产氯化铵的方法 | |
| CN113322382B (zh) | 一种从含镍污泥中回收镍的处理方法 | |
| CN112195347B (zh) | 一种钙化钒渣的提钒方法 | |
| CN115959700B (zh) | 六面氟化锌及其制备方法与在湿法炼锌过程中脱镁的应用 | |
| CN115029557B (zh) | 一种处理高含铁量硫酸铜母液的方法 | |
| JPH0725603A (ja) | 窒化ケイ素粉末の精製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |