CN116914171B - 一种失效钒电池电解液的再生利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钒电池电解液再生利用技术领域，具体地说，涉及一种失效钒电池电解液的再生利用方法。其包括以下步骤：S1、收集和初步处理；S2、电子束辐照处理；S3、处理结束后，对辐照后的电解液进行后续处理步骤；S4、对处理后的电解液进行质量检测。本发明中，电子束辐照技术可以选择性地分解和转化电解液中的有机杂质，而吸附剂可以高效吸附和去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；通过电子束辐照技术和吸附剂的使用实现了较高效率的去除有机杂质和再生利用失效的钒电池电解液；同时，该方法具有选择性处理、安全环保和经济实用的特点；它解决了现有技术中处理失效电解液的效率低、成本高、环境影响大等问题。
Description
技术领域
本发明涉及钒电池电解液再生利用技术领域，具体地说，涉及一种失效钒电池电解液的再生利用方法。
背景技术
在现有技术中，传统的处理失效钒电池电解液的方法存在一些不足之处，具体如下：
（1）低效率：在传统方法中，处理失效钒电池电解液的效率较低。这些方法常常使用化学反应来去除杂质和残余物质，但是这些反应过程耗时且效果不稳定。处理过程中可能需要多次操作或者长时间处理才能达到预期的结果。
（2）高成本：传统的处理方法需要大量的化学药品和设备，这增加了成本。一些化学药品可能比较昂贵，并且消耗的数量也较大。此外，一些处理设备可能需要高维护成本或者专业操作人员，使得整个处理过程的成本相对较高。
（3）环境影响：在传统方法中，处理失效钒电池电解液可能会产生废水、废土和废气等有害物质。这些有害物质可能对环境造成污染，并且需要进一步处理或处理掉。同时，一些化学药品可能会产生有害气体或挥发性物质，对人体健康产生一定的危害。
（4）不可持续：传统的处理方法通常是单向消耗和排放，不具备循环利用的能力。这导致了对新的电解液的不断消耗，在资源使用上不够可持续。
综上所述，传统的失效钒电池电解液处理方法存在效率低、高成本、环境污染和不可持续等问题。因此，需要一种更高效、更环保和可持续的处理方法来处理失效钒电池电解液。
发明内容
本发明的目的在于提供一种失效钒电池电解液的再生利用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种失效钒电池电解液的再生利用方法，包括以下步骤：
S1、收集失效的钒电池电解液，并进行初步的处理和净化步骤，包括除杂、酸洗、离子交换和膜过滤；
S2、将净化后的电解液暴露在电子束辐照设备中，确保电解液充分接触辐射，根据设定的能量和辐射剂量，对电解液进行辐照处理；通过调节电子束的能量和辐射剂量，可以实现对电解液中特定成分的选择性处理，以达到分解和转化目标；这样使得失效的钒电池电解液可以得到有效的再生利用，减少资源浪费；相比传统的化学处理方法，电子束辐照技术对环境和人体健康没有污染和伤害，减少了化学药品的使用，并降低了废弃物的处理成本。
S3、处理结束后，对辐照后的电解液进行后续处理步骤，包括过滤、再净化，用于去除辐照过程中产生的残留物和副产物；
再进化：使用吸附剂对电解液进行再净化，以去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；吸附剂原料包括80-100重量份的XAD-4树脂、10-15重量份的活性白土、10-15重量份的活性炭和5-10重量份的壳聚糖；吸附剂可以高效吸附和去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；这样可以有效提高电解液的纯度，使其符合再次使用的标准；
S4、对处理后的电解液进行质量检测。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1中，除杂通过过滤和离心的方法；酸洗使用酸性溶液进行；离子交换利用离子交换膜进行；膜过滤使用微孔膜进行过滤。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2中，电子束辐照设备采用医用电子直线加速器。
作为本技术方案的进一步改进，所述医用电子直线加速器能量范围为100-200MeV。
作为本技术方案的进一步改进，所述医用电子直线加速器辐射剂量范围为50-100Gy。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，过滤使用微孔膜过滤装置。
作为本技术方案的进一步改进，所述S3中，吸附剂制备方法如下：
将XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖按照提供的重量份比例混合搅拌；将混合后的材料在适当的温度条件下进行固化处理，在100-120℃的条件下进行干燥；将固化处理后的吸附剂进行粉碎和分级处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该失效钒电池电解液的再生利用方法中，电子束辐照技术可以选择性地分解和转化电解液中的有机杂质，而吸附剂可以高效吸附和去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；这样可以有效提高电解液的纯度，使其符合再次使用的标准。
2、该失效钒电池电解液的再生利用方法中，通过调节电子束的能量和辐射剂量，可以实现对电解液中特定成分的选择性处理，以达到分解和转化目标；这样使得失效的钒电池电解液可以得到有效的再生利用，减少资源浪费；相比传统的化学处理方法，电子束辐照技术对环境和人体健康没有污染和伤害，减少了化学药品的使用，并降低了废弃物的处理成本。
3、该失效钒电池电解液的再生利用方法中，通过电子束辐照技术和吸附剂的使用实现了较高效率的去除有机杂质和再生利用失效的钒电池电解液；同时，该方法具有选择性处理、安全环保和经济实用的特点；它解决了现有技术中处理失效电解液的效率低、成本高、环境影响大等问题，为钒电池行业和相关领域提供了一种高效、可行的再生利用方法。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1所示，本发明提供了一种失效钒电池电解液的再生利用方法，具体步骤如下：
（1）收集和初步处理：收集失效的钒电池电解液，并进行初步的处理和净化步骤，包括除杂、酸洗、离子交换和膜过滤，以提高电解液的纯度，具体的：
除杂：通过过滤和离心的方法，去除电解液中的悬浮物和颗粒杂质；
酸洗：使用酸性溶液进行酸洗，去除电解液中的金属氧化物和金属离子；
离子交换：利用离子交换膜，去除电解液中的杂质离子，如金属离子、有机杂质等；
膜过滤：使用微孔膜进行过滤，去除电解液中的微小颗粒和大分子物质。
（2）电子束辐照设备选择：选择适合的电子束辐照设备，考虑到电解液的体积和处理能力，设备应具备调节能量和辐射剂量的功能，以实现对电解液的选择性处理；参数调节：根据电解液的成分和处理需求，调节电子束的能量和辐射剂量，这可以通过设备的控制系统进行调节，以实现对特定成分的选择性分解和转化，具体的：
电子束辐照设备采用医用电子直线加速器，能量范围为100-200MeV，辐射剂量范围为50-100Gy。
（3）电子束辐照处理：将净化后的电解液暴露在电子束辐照设备中，确保电解液充分接触辐射，根据预先设定的能量和辐射剂量，对电解液进行辐照处理。
（4）后续处理：处理结束后，对辐照后的电解液进行后续处理步骤，包括过滤、再净化，这些步骤有助于去除辐照过程中产生的残留物和副产物，具体的：
过滤：使用微孔膜过滤装置，去除辐照后可能产生的残留物和悬浮物；
再净化：使用吸附剂对电解液进行再净化，以去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；吸附剂原料包括80-100重量份的XAD-4树脂、10-15重量份的活性白土、10-15重量份的活性炭和5-10重量份的壳聚糖；XAD-4树脂是一种聚苯乙烯基吸附树脂，具有较高的吸附容量和选择性，可用于去除有机物；活性白土用于去除有机废水中的色素和其他有机物；活性炭广泛用于水处理、气体吸附、有机化学制品的净化；壳聚糖用于水处理中的颗粒和胶体的去除，也可以被修饰用于各种有机物的吸附。
吸附剂制备：将XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖按照提供的重量份比例混合搅拌，以确保各成分均匀分布；将混合后的材料在适当的温度条件下进行固化处理，优选在100-120℃的条件下进行干燥，以增强吸附剂的稳定性和可操作性；将固化处理后的吸附剂进行粉碎和分级处理，以获得所需的颗粒大小和均匀性。吸附剂中的XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖具有良好的吸附性能，可以高效去除电解液中的有机杂质和残留物。
调整电解液配方：根据需要，对处理后的电解液进行必要的配方调整，以恢复其正常的电解液组成。
（5）质量检测和回收利用：对处理后的电解液进行质量检测，确保其符合再次使用的标准；通过化学分析、色谱等测试手段来评估电解液的纯度和成分；符合要求的电解液可以用于钒电池或其他适用的领域。
本发明中，电子束辐照技术可以选择性地分解和转化电解液中的有机杂质，而吸附剂可以高效吸附和去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；这样可以有效提高电解液的纯度，使其符合再次使用的标准。
通过调节电子束的能量和辐射剂量，可以实现对电解液中特定成分的选择性处理，以达到分解和转化目标；这样使得失效的钒电池电解液可以得到有效的再生利用，减少资源浪费。相比传统的化学处理方法，电子束辐照技术对环境和人体健康没有污染和伤害，减少了化学药品的使用，并降低了废弃物的处理成本。
本发明方法采用常见的设备和材料，制备吸附剂的方法简单且成本相对较低。此外，通过再生利用失效的电解液，可以降低对新电解液的消耗，从而降低生产成本。
综上所述，本发明方法通过电子束辐照技术和吸附剂的使用实现了较高效率的去除有机杂质和再生利用失效的钒电池电解液；同时，该方法具有选择性处理、安全环保和经济实用的特点；它解决了现有技术中处理失效电解液的效率低、成本高、环境影响大等问题，为钒电池行业和相关领域提供了一种高效、可行的再生利用方法。
根据不同的工艺条件，通过以下具体的实施例来对本发明提供的失效钒电池电解液的再生利用方法进一步说明。
实施例1
（1）收集和初步处理：收集失效的钒电池电解液，并进行初步的处理和净化步骤，包括除杂、酸洗、离子交换和膜过滤，以提高电解液的纯度。
（2）电子束辐照设备选择：电子束辐照设备采用医用电子直线加速器，能量范围为100MeV，辐射剂量范围为100Gy。
（3）电子束辐照处理：将净化后的电解液暴露在电子束辐照设备中，确保电解液充分接触辐射，根据预先设定的能量和辐射剂量，对电解液进行辐照处理。
（4）后续处理：处理结束后，对辐照后的电解液进行后续处理步骤，包括过滤、再净化，这些步骤有助于去除辐照过程中产生的残留物和副产物，具体的：
过滤：使用微孔膜过滤装置，去除辐照后可能产生的残留物和悬浮物；
再净化：使用吸附剂对电解液进行再净化，以去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；吸附剂原料包括80重量份的XAD-4树脂、15重量份的活性白土、10重量份的活性炭和10重量份的壳聚糖；XAD-4树脂是一种聚苯乙烯基吸附树脂，具有较高的吸附容量和选择性，可用于去除有机物；活性白土用于去除有机废水中的色素和其他有机物；活性炭广泛用于水处理、气体吸附、有机化学制品的净化；壳聚糖用于水处理中的颗粒和胶体的去除，也可以被修饰用于各种有机物的吸附。
吸附剂制备：将XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖按照提供的重量份比例混合搅拌，以确保各成分均匀分布；将混合后的材料在适当的温度条件下进行固化处理，优选在100℃的条件下进行干燥，以增强吸附剂的稳定性和可操作性；将固化处理后的吸附剂进行粉碎和分级处理，以获得所需的颗粒大小和均匀性。吸附剂中的XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖具有良好的吸附性能，可以高效去除电解液中的有机杂质和残留物。
调整电解液配方：根据需要，对处理后的电解液进行必要的配方调整，以恢复其正常的电解液组成。
（5）质量检测和回收利用：对处理后的电解液进行质量检测，确保其符合再次使用的标准；通过化学分析、色谱等测试手段来评估电解液的纯度和成分；符合要求的电解液可以用于钒电池或其他适用的领域。
实施例2
（1）收集和初步处理：收集失效的钒电池电解液，并进行初步的处理和净化步骤，包括除杂、酸洗、离子交换和膜过滤，以提高电解液的纯度。
（2）电子束辐照设备选择：电子束辐照设备采用医用电子直线加速器，能量范围为150MeV，辐射剂量范围为75Gy。
（3）电子束辐照处理：将净化后的电解液暴露在电子束辐照设备中，确保电解液充分接触辐射，根据预先设定的能量和辐射剂量，对电解液进行辐照处理。
（4）后续处理：处理结束后，对辐照后的电解液进行后续处理步骤，包括过滤、再净化，这些步骤有助于去除辐照过程中产生的残留物和副产物，具体的：
过滤：使用微孔膜过滤装置，去除辐照后可能产生的残留物和悬浮物；
再净化：使用吸附剂对电解液进行再净化，以去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；吸附剂原料包括90重量份的XAD-4树脂、13重量份的活性白土、13重量份的活性炭和7重量份的壳聚糖；XAD-4树脂是一种聚苯乙烯基吸附树脂，具有较高的吸附容量和选择性，可用于去除有机物；活性白土用于去除有机废水中的色素和其他有机物；活性炭广泛用于水处理、气体吸附、有机化学制品的净化；壳聚糖用于水处理中的颗粒和胶体的去除，也可以被修饰用于各种有机物的吸附。
吸附剂制备：将XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖按照提供的重量份比例混合搅拌，以确保各成分均匀分布；将混合后的材料在适当的温度条件下进行固化处理，优选在110℃的条件下进行干燥，以增强吸附剂的稳定性和可操作性；将固化处理后的吸附剂进行粉碎和分级处理，以获得所需的颗粒大小和均匀性。吸附剂中的XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖具有良好的吸附性能，可以高效去除电解液中的有机杂质和残留物。
调整电解液配方：根据需要，对处理后的电解液进行必要的配方调整，以恢复其正常的电解液组成。
（5）质量检测和回收利用：对处理后的电解液进行质量检测，确保其符合再次使用的标准；通过化学分析、色谱等测试手段来评估电解液的纯度和成分；符合要求的电解液可以用于钒电池或其他适用的领域。
实施例3
（1）收集和初步处理：收集失效的钒电池电解液，并进行初步的处理和净化步骤，包括除杂、酸洗、离子交换和膜过滤，以提高电解液的纯度。
（2）电子束辐照设备选择：电子束辐照设备采用医用电子直线加速器，能量范围为200MeV，辐射剂量范围为50Gy。
（3）电子束辐照处理：将净化后的电解液暴露在电子束辐照设备中，确保电解液充分接触辐射，根据预先设定的能量和辐射剂量，对电解液进行辐照处理。
（4）后续处理：处理结束后，对辐照后的电解液进行后续处理步骤，包括过滤、再净化，这些步骤有助于去除辐照过程中产生的残留物和副产物，具体的：
过滤：使用微孔膜过滤装置，去除辐照后可能产生的残留物和悬浮物；
再净化：使用吸附剂对电解液进行再净化，以去除辐照过程中产生的有机杂质和残留物；吸附剂原料包括100重量份的XAD-4树脂、10重量份的活性白土、15重量份的活性炭和5重量份的壳聚糖；XAD-4树脂是一种聚苯乙烯基吸附树脂，具有较高的吸附容量和选择性，可用于去除有机物；活性白土用于去除有机废水中的色素和其他有机物；活性炭广泛用于水处理、气体吸附、有机化学制品的净化；壳聚糖用于水处理中的颗粒和胶体的去除，也可以被修饰用于各种有机物的吸附。
吸附剂制备：将XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖按照提供的重量份比例混合搅拌，以确保各成分均匀分布；将混合后的材料在适当的温度条件下进行固化处理，优选在120℃的条件下进行干燥，以增强吸附剂的稳定性和可操作性；将固化处理后的吸附剂进行粉碎和分级处理，以获得所需的颗粒大小和均匀性。吸附剂中的XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖具有良好的吸附性能，可以高效去除电解液中的有机杂质和残留物
调整电解液配方：根据需要，对处理后的电解液进行必要的配方调整，以恢复其正常的电解液组成。
（5）质量检测和回收利用：对处理后的电解液进行质量检测，确保其符合再次使用的标准；通过化学分析、色谱等测试手段来评估电解液的纯度和成分；符合要求的电解液可以用于钒电池或其他适用的领域。
表1 实施例1-3工艺参数
为了验证本发明实施例制备的钒电池电解液再生利用方法具有较好的处理效率，通过以下试验例来对本发明实施例提供的失效钒电池电解液的再生利用方法进行说明。
试验例
本试验例目的在于评估电子束辐照技术和吸附剂在失效钒电池电解液再生利用中的效果。
试验方法：采用实施例1-3分别提供的方法进行。
具体检测指标件表2。
表2
根据表2所示，本发明实施例1-3中提供了对使用电子束辐照技术和吸附剂进行再生利用的效果的初步评估。通过比较处理前和处理后的电解液数据，我们可以看到有机污染物和重金属离子的去除效果明显提高，经过处理后电解液的循环性能也有所改善。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种失效钒电池电解液的再生利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、收集失效的钒电池电解液，并进行初步的处理和净化步骤，包括除杂、酸洗、离子交换和膜过滤；除杂通过过滤和离心的方法；酸洗为使用酸性溶液进行；离子交换为利用离子交换膜进行；膜过滤为使用微孔膜进行过滤；
S2、将净化后的电解液暴露在电子束辐照设备中，确保电解液充分接触辐射，根据设定的能量和辐射剂量，对电解液进行辐照处理；电子束辐照设备采用医用电子直线加速器，医用电子直线加速器能量范围为100-200MeV，医用电子直线加速器辐射剂量范围为50-100Gy；
S3、处理结束后，对辐照后的电解液进行后续处理步骤，包括过滤、再净化；
再净化为：使用吸附剂对电解液进行再净化；吸附剂原料包括80-100重量份的XAD-4树脂、10-15重量份的活性白土、10-15重量份的活性炭和5-10重量份的壳聚糖；
S4、对处理后的电解液进行质量检测。
2.根据权利要求1所述的失效钒电池电解液的再生利用方法，其特征在于：所述S3中，过滤使用微孔膜过滤装置。
3.根据权利要求1所述的失效钒电池电解液的再生利用方法，其特征在于：所述S3中，吸附剂制备方法如下：
将XAD-4树脂、活性白土、活性炭和壳聚糖按照提供的重量份比例混合搅拌；将混合后的材料进行固化处理，在100-120℃的条件下进行干燥；将固化处理后的吸附剂进行粉碎和分级处理。
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