本发明涉及钒产品制备，尤其涉及一种全离子液体萃取体系及基于全离子液体萃取体系短流程制备钒电解液的方法。
背景技术：
1、随着工业经济的不断发展，可再生能源在现代社会的重要性越来越突出，太阳能和风能发电得到了大量应用。由于太阳能和风能发电产生的电能不稳定性，这些电能不能直接并入电网中。氧化还原液流电池具有能量储存和能量转换可以在不同地点实现的特点，是一种前景看好的能量储存系统。
2、钒电池是氧化还原液流电池的一种。钒电解液是钒电池的关键材料之一，钒电解液中钒离子的浓度和电化学活性决定钒电池的能量密度，对钒电池的发展起到至关重要的作用，钒电解液中的活性物质为钒氧酰离子，它是全钒液流电池中的关键材料，电解液中高钒氧酰离子浓度与纯度是钒电池高综合电性能的物质基础。通常钒电解液是以偏钒酸铵或多钒酸铵为原料，经煅烧后获得高纯五氧化二钒，后续通过化学还原-电化学还原制备硫酸氧钒电解液，存在工序繁多、工艺复杂、成本高等问题。
3、因此，需要开发新的更简化便捷的短流程钒电解液生产工艺，在保证硫酸氧钒产品纯度的同时降低生产成本，实现钒电解液的高效绿色清洁生产。
技术实现思路
1、针对现阶段广泛使用的钒电解液制备方法存在的不足，本发明的目的是提供一种全离子液体萃取体系及基于全离子液体萃取体系短流程制备钒电解液的方法。本发明提供的全离子液体短流程制备钒电解液的方法，较传统方法具有绿色环保，成本更低，效率更高，具有良好的应用前景。
2、为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种全离子液体萃取体系，包括萃取剂和稀释剂；所述萃取剂为[toma][ehehp]、[toma][dehp]、[p4444][ehehp]或[p4444][dehp]中的一种或两种任意比例的混合物；所述稀释剂为[cnmim][ntf2]、[cnmim][pf6]或[cnmim][sbf6]中的一种或两种任意比例的混合物，其中，n＝2～8。
3、进一步的，上述的一种全离子液体萃取体系，按体积比，萃取剂:稀释剂＝1:3～5。
4、进一步的，上述的一种全离子液体萃取体系，所述萃取剂的制备方法包括如下步骤：
5、(1)将氢氧化钠与甲基三辛基氯化铵或四丁基溴化膦溶于异丙醇中，混合均匀后，在30～40℃下搅拌24～26h，过滤，得到[toma][oh]中间体或[p4444][oh]中间体；
6、(2)将2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯或二(2-乙基己基)磷酸酯溶于异丙醇中，向其中加入[toma][oh]中间体或[p4444][oh]中间体，30～40℃下搅拌24～26h，旋蒸去除异丙醇，分别得到[toma][ehehp]、[toma][dehp]、[p4444][ehehp]或[p4444][dehp]。
7、一种基于全离子液体萃取体系短流程制备钒电解液的方法，采用上述的全离子液体萃取体系，方法包括如下步骤：
8、(1)向含钒物料中加入硫酸和浸出助剂，反应4～12h后，过滤，得含钒母液；
9、(2)将含钒母液加入全离子液体萃取体系中，得钒萃取离子液体；
10、(3)向钒萃取离子液体中加入硫酸进行反萃取，得含钒酸液；
11、(4)向含钒酸液中再次加入硫酸或直接蒸发浓缩，得钒电解液。
12、进一步的，上述的方法，步骤(1)中，所述浸出助剂为硫酸铵、氟化钙或三聚磷酸钠中的一种或两种任意比例的混合物。
13、进一步的，上述的方法，步骤(1)中，所述浸出助剂用量为含钒物料质量的1～5％。
14、进一步的，上述的方法，步骤(1)中，按质量百分浓度，所述硫酸的浓度为10～25％。
15、进一步的，上述的方法，步骤(2)中，按体积比，含钒母液:全离子液体萃取体系＝1:0.2～2。
16、进一步的，上述的方法，步骤(3)中，按体积比，钒萃取离子液体:硫酸＝1～5:1；所述反萃取是在20～80℃下反萃取10～60min；按质量百分浓度，所述硫酸的浓度为5～25％。
17、进一步的，上述的方法，步骤(4)中，再次加入硫酸，调节所得钒电解液中钒浓度为1.5～2.0mol/l；按质量百分浓度，所述硫酸的浓度为5～25％。
18、本发明的有益效果是：
19、1、本发明提供的基于全离子液体萃取体系短流程制备钒电解液的方法，采用全离子液体萃取体系，避免了以偏钒酸铵或多钒酸铵经煅烧后获得高纯五氧化二钒，再后续通过化学还原-电化学还原制备硫酸氧钒电解液的长流程工艺。
20、2、本发明提供的方法，制备方法简单，流程短，降低了生产成本，回收方便，可循环使用，环境污染小，实现了硫酸氧钒电解液生产工艺的优化，可产生巨大的经济及社会效益。
21、3、本发明提供的方法，克服了常规萃取剂及溶剂易挥发和污染环境的弊端，提升了钒的回收率，并且制备的钒电解液杂质含量低，是一种绿色可持续的方法。
1.一种全离子液体萃取体系，其特征在于，所述全离子液体萃取体系包括萃取剂和稀释剂；所述萃取剂为[toma][ehehp]、[toma][dehp]、[p4444][ehehp]或[p4444][dehp]中的一种或两种任意比例的混合物；所述稀释剂为[cnmim][ntf2]、[cnmim][pf6]或[cnmim][sbf6]中的一种或两种任意比例的混合物，其中，n＝2～8。
2.根据权利要求1所述的一种全离子液体萃取体系，其特征在于，按体积比，萃取剂:稀释剂＝1:3～5。
3.根据权利要求1所述的一种全离子液体萃取体系，其特征在于，所述萃取剂的制备方法包括如下步骤：
4.一种基于全离子液体萃取体系短流程制备钒电解液的方法，其特征在于，采用权利要求1或2或3所述的全离子液体萃取体系，方法包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述浸出助剂为硫酸铵、氟化钙或三聚磷酸钠中的一种或两种任意比例的混合物。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述浸出助剂用量为含钒物料质量的1～5％。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，按质量百分浓度，所述硫酸的浓度为10～25％。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，按体积比，含钒母液:全离子液体萃取体系＝1:0.2～2。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(3)中，按体积比，钒萃取离子液体:硫酸＝1～5:1；所述反萃取是在20～80℃下反萃取10～60min；按质量百分浓度，所述硫酸的浓度为5～25％。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤(4)中，再次加入硫酸，调节所得钒电解液中钒浓度为1.5～2.0mol/l；按质量百分浓度，所述硫酸的浓度为5～25％。