一种硫酸钒的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种硫酸钒的制备方法，该方法包括：在浓硫酸存在下，将硫酸氧钒与丙酮进行氧化还原反应。本发明具有操作简单、反应周期短的特点，由于减少电能消耗和不使用锌粉，因此降低了生产成本。另外，本发明的硫酸钒可以以固体形式存在，也节约了运输成本。
【专利说明】一种硫酸钒的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硫酸钒的制备方法。
【背景技术】
[0002] 硫酸钒是全钒液流电池的电解液的重要组成部分，钒电解液一般由等摩尔的硫酸 钒与硫酸氧钒在硫酸溶液中构成。硫酸钒在全钒液流电池中消耗量大，具有很大的应用前 旦 -5^ 〇
[0003] 目前，制备硫酸钒有三种方法：第一种方法是在硫酸溶液中电解五氧化二钒，先得 到硫酸氧钒，继续电解得到硫酸氧钒与硫酸钒的混合溶液；第二种方法是用五氧化二钒还 原得到三氧化二钒，将三氧化二钒溶于硫酸中即得到硫酸钒溶液；第三种方法是用锌粉还 原五氧化二钒得到低价钒的混合物，经分离后得到氢氧化二钒，氢氧化二钒在空气中氧化 成氢氧化三钒，将氢氧化三钒溶于硫酸中即得到硫酸钒溶液。第一种方法是目前制备硫酸 钒的主要方法，但该方法时间长且电耗大；第二种方法得到的溶液杂质多，混杂着硫酸氧 钒；第三种方法操作复杂，产率低，而且反应中需要大量的锌粉，增加了反应成本。
[0004] CN102394308A描述了通过电解五氧化二钒的硫酸溶液得到硫酸钒的方法，该方法 中通过多次将含有硫酸氧钒和硫酸钒的溶液经过隔膜电解工序，最终获得高浓度的硫酸氧 钒溶液和硫酸钒溶液，但该方法制备工艺复杂。
[0005] CN103199293A描述了用锌粉还原五氧化二钒分离氧化得到氢氧化三钒，氢氧化三 钒经过滤、多次洗涤后再溶于硫酸得到硫酸钒的方法，该方法中使用了大量的锌粉，使生产 成本提1?。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种新的硫酸钒的制备方法。
[0007] 本发明提供了一种硫酸钒的制备方法，该方法包括：在浓硫酸存在下，将硫酸氧钒 与丙酮进行氧化还原反应。
[0008] 本发明具有操作简单、反应周期短的特点，由于反应过程电耗少和无需锌粉，因此 降低了生产成本。另外，本发明的硫酸钒可以以固体形式存在，也节约了运输成本。
【具体实施方式】
[0009] 本发明提供了一种硫酸钒的制备方法，该方法包括：在浓硫酸存在下，将硫酸氧钒 与丙酮进行氧化还原反应。
[0010] 根据本发明，所述硫酸钒中，钒元素的化合价为3,所述硫酸钒的化学式可以为 v2 (S04) 3 ;所述硫酸氧钒中，钒的化合价为4,所述硫酸氧钒的化学式可以为V0S04 ·χΗ20，即， 所述硫酸氧钒可以含有X个结晶水，其中，X可以为0-9的整数。为了降低生产成本，同时不 影响反应的效果，优选地，所述硫酸氧钒含有3个结晶水。所述硫酸氧钒可以用本领域常规 的方法制得，例如，可以用甘油还原浓硫酸活化的五氧化二钒制得，也可以通过商购获得。
[0011] 在本发明中，所述浓硫酸是指本领域常规的浓硫酸和发烟硫酸，即浓度为70-99% 的浓硫酸和浓度大于100%的发烟硫酸。为了在降低反应成本的同时，使反应条件温和，优 选情况下，所述浓硫酸的浓度为70-98. 3重量％。
[0012] 根据本发明所述的方法，所述硫酸氧钒与浓硫酸的用量可以在较宽的范围内进行 选择和变动，例如，所述硫酸氧钒与浓硫酸的摩尔比可以为2 :1_2,所述硫酸氧钒与丙酮的 摩尔比也可以在较宽范围内变动，例如，所述硫酸氧钒与丙酮的摩尔比可以为2 :3_35。
[0013] 根据本发明所述的方法，优选情况下，硫酸氧钒、浓硫酸和丙酮的摩尔比为2 : (1-1. 1) :(5-10)。
[0014] 根据本发明所述的方法，为了避免丙酮的挥发，优选地，所述反应在密闭容器中进 行，所述反应条件可以包括：温度为60-80°C，压力为1. 5-2kPa，反应时间为l-3h。在本发 明中，压力是指绝对压力。
[0015] 根据本发明所述的方法，为了除去硫酸钒中残留的丙酮并得到干燥的硫酸钒固 体，优选情况下，所述方法还包括将反应后得到的产物用溶剂洗涤并干燥。
[0016] 在本发明中，"溶剂"是指可以与丙酮互溶但与硫酸钒不发生反应的各类试剂。本 发明对所述溶剂没有特别的限制，例如，可以为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲醇和乙醇等常规溶 剂中的一种或多种。为了降低成本，同时避免大量溶剂的挥发对环境造成的污染，优选情况 下，所述溶剂为乙醇和乙酸乙酯，乙醇与乙酸乙酯的摩尔比可以为1 :1_5。
[0017] 在本发明中，对反应后的产物进行洗涤的方法没有特别的限制，只要能除去产物 中残留的丙酮即可。例如，可以为将产物置于过滤器中先进行过滤，得到滤渣，并重复操作 溶剂浸没滤渣，让溶剂自然流出的过程。
[0018] 根据本发明所述的方法，用溶剂洗涤反应产物的次数> 2时，可以去除硫酸钒中 残留的丙酮。
[0019] 在本发明中，所述干燥的方法为本领域常规的方法，例如，可以为常压恒温干燥 法、干燥剂干燥法和减压干燥法。为了提高干燥速率，并使溶剂完全挥发，优选情况下，所述 干燥采用减压干燥法，所述干燥的温度可以为40-100°C，优选为60-80°C。
[0020] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0021] 以下实施例中，硫酸氧钒购自攀钢钒业公司，含有3个结晶水，丙酮在常温的密度 为 0· 788g/cm3。
[0022] 实施例1
[0023] 取 217. 05g(lmol)硫酸氧钒、51. 6g(0. 5mol)95% 的浓硫酸、200mL(2. 71mol)丙酮 于1. 5kPa密闭恒压容器中，加热至60°C恒温反应lh，冷却后用400mL的1 :1的乙醇与乙酸 乙酯混合溶液洗涤三遍，并将洗涤后得到的固体在真空60°C下烘干得到浅绿色固体。参照 CN102879391A的实施例1所述的方法进行检测并且通过分析得知，该固体为以三价钒形式 存在的硫酸钒，其纯度为99. 95%。
[0024] 实施例2
[0025] 取 217. 05g(lmol)硫酸氧钒、52. 5g (0· 525mol)98% 的浓硫酸、250mL(3. 40mol)丙 酮于1. 7kPa密闭恒压容器中，加热至70°C恒温反应2h，冷却后用450mLl :2的乙醇与乙酸 乙酯混合溶液洗涤三遍，并将洗涤后得到的固体在真空65°C下烘干得到浅绿色固体。参照
【权利要求】
1. 一种硫酸钒的制备方法，该方法包括：在浓硫酸存在下，将硫酸氧钒与丙酮进行氧 化还原反应。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，硫酸氧钒、浓硫酸和丙酮的摩尔比为2 :(1-2): (3-35)。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，硫酸氧钒、浓硫酸和丙酮的摩尔比为2 :(1-1. 1): (5-10)。
4. 根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述浓硫酸的浓度为70-98. 3重 量％。
5. 根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述反应在密闭容器中进行，所述 反应的条件包括：温度为60-80°C，压力为1. 5-2kPa，反应时间为l-3h。
6. 根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述方法还包括：将反应后得到的 产物用溶剂洗涤并干燥。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述溶剂为乙醇和乙酸乙酯。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，乙醇与乙酸乙酯的摩尔比为1 :1-5。
9. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述干燥的温度为60-80°C。
【文档编号】C01G31/00GK104058455SQ201310513341
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】陈文龙, 鲜勇, 孙朝晖, 李千文, 彭穗, 杨林江, 曹敏, 毛凤娇, 李道玉 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司