1.一種釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,所述方法包括步驟:
根據(jù)失效電解液的體積V1和釩離子濃度C1確定用于還原反應(yīng)的固體硫酸釩A的物質(zhì)的量n1;
確定還原反應(yīng)后溶液的體積V2,以及溶液中V3+的濃度C21、V4+的濃度C22和硫酸根SO42-的濃度CS1;
根據(jù)C21、C22和V2確定向還原反應(yīng)后的溶液中加入固體硫酸釩B的物質(zhì)的量n2;
根據(jù)C1、V1、n1、n2、CS1和目標(biāo)電解液所需的釩離子濃度C3、硫酸根濃度CS2確定目標(biāo)電解液的體積V3和所需硫酸的物質(zhì)的量n3;
基于n1向體積為V1的失效電解液中加入固體硫酸釩A進(jìn)行還原反應(yīng),基于n2與n3向還原反應(yīng)后的溶液中加入固體硫酸釩B和硫酸,然后再加入水將所得溶液的體積調(diào)至V3,從而制得目標(biāo)電解液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,確定固體硫酸釩A的物質(zhì)的量n1的步驟為根據(jù)下式計(jì)算得到n1:
n1=C1×V1/2,
其中,n1的單位是mol,C1的單位是mol/L,V1的單位是L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,確定固體硫酸釩B的物質(zhì)的量n2的步驟為根據(jù)下式計(jì)算得到n2:
n2=(C22-C21)×V2/2,
其中,n2的單位是mol,C21的單位是mol/L,C22的單位是mol/L,V2的單位是L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,確定目標(biāo)電解液的體積V3的步驟為根據(jù)下式計(jì)算得到目標(biāo)電解液的體積V3:
V3=(C1×V1+2n1+2n2)/C3,
其中,V3的單位是L,C3的單位是mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,確定所需硫酸的物質(zhì)的量n3的步驟為根據(jù)下式計(jì)算得到n3:
n3=CS2×V3-CS1×V2-3n2,
其中,n3的單位是mol,CS2的單位是mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,所述還原反應(yīng)的溫度為50~80℃,時(shí)間為5~24h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,所述水為純水、超純水或去離子水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,所述固體硫酸釩A和所述固體硫酸釩B為同一種物料,并且通過以下步驟制備得到:
將硫酸氧釩溶液置于釩電池系統(tǒng),通過電解還原制得三價(jià)釩電解液;
將三價(jià)釩電解液置于結(jié)晶反應(yīng)器中蒸發(fā)濃縮至釩離子濃度為3~4mol/L,并加入濃硫酸使溶液中硫酸根濃度控制在1~2mol/L,然后在低溫負(fù)壓下結(jié)晶得到硫酸釩晶體,在真空條件下烘干,從而制得固體硫酸釩。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,所述負(fù)壓為-0.3~-0.6Mpa。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩電池失效電解液回收再利用的方法,其特征在于,所述目標(biāo)電解液的釩離子濃度C3為1.6~1.7mol/L,硫酸根濃度CS2為4.1~4.3mol/L。