本发明属于低价钒化合物的制备技术领域,具体涉及制备草酸钒的方法。
背景技术:
钒是一种重要的金属,具有很多优良的性能,在钢铁、工业催化、制药等领域有着重要的应用,目前全球90%以上的钒应用于钢铁中,其余应用于化工、制药、储能等行业。低价态的钒应用于催化剂具有显著效果,其中草酸钒在钒有机物合成中具有重要的作用,通常作为前驱体。目前已有较多的文献介绍了草酸钒在工业中的应用,但涉及到草酸钒的制备方法基本没有。因此,需要一种能够批量化制备草酸钒的方法。
技术实现要素:
本发明解决的技术问题是基于低价态钒的重要作用,目前还没有有关草酸钒制备方法的报道,提供一种制备草酸钒的方法。
本发明解决上述问题的技术方案是提供制备草酸钒的方法,以草酸氧钒为原料,溶解于去离子水中制成草酸氧钒溶液,经过电解还原得到草酸钒溶液,然后经浓缩、结晶,制备得到草酸钒产品。
其中,草酸氧钒纯度≥99%,其他元素fe≤0.01%,cr≤0.01%,si≤0.005%,na≤0.01%,k≤0.01%。
其中,草酸氧钒溶液的浓度为1~2.5mol/l。
其中,电解还原的过程为将草酸氧钒溶液置于电解槽负极,正极为硫酸溶液,负极经恒流电解得到三价钒溶液。
其中,硫酸浓度为0.5~1mol/l,电解电流密度为10~30ma/cm2。
其中,浓缩后溶液中钒离子浓度为2.5~4.0mol/l。
其中,浓缩的方式采用减压蒸馏,真空度为-0.07~-0.09mpa,温度为60~90℃。
其中,在搅拌下结晶,结晶温度为20~40℃,时间为8~12h,搅拌速率为20~50r/min。
其中,在浓缩之后加入草酸,控制草酸浓度在0.2~0.5mol/l,然后进行结晶。
本发明的有益效果:
本发明提供了制备草酸钒的方法,以草酸氧钒为原料,先通过电解还原,然后经浓缩、结晶制备得到草酸钒;本发明制备草酸钒收率高,制备过程中无杂质元素引入,制备得到的草酸钒纯度高;本发明制备工艺简单,易于实现规模化制备,由于低价态草酸钒作为前驱体在钒的无机化合物合成、有机物中间体合成及配合物等领域具有重要的应用,因此拓展了钒产品的应用,提升了钒资源的附加值。
具体实施方式
本发明提供制备草酸钒的方法,以草酸氧钒为原料,溶解于去离子水中制成草酸氧钒溶液,经过电解还原得到草酸钒溶液,然后浓缩、结晶,真空干燥,制备得到草酸钒。
具体的,可按照以下步骤进行:
(1)称取一定量的草酸氧钒,溶解于去离子水中得到草酸氧钒溶液,置于电解槽负极,正极为硫酸溶液,经恒流电解得到三价草酸钒溶液;
(2)将步骤(1)的三价草酸钒溶液进行减压蒸馏浓缩,得草酸钒浓缩液;
(3)在步骤(2)草酸钒浓缩液中加入草酸,搅拌下结晶,进行固液分离,真空干燥得到草酸钒产品。
其中,草酸氧钒纯度≥99%,其他元素fe≤0.01%,cr≤0.01%,si≤0.005%,na≤0.01%,k≤0.01%。
其中,草酸氧钒溶液的浓度为1~2.5mol/l。
其中,步骤(1)涉及的反应为vo2++e-+2h+→v3++h2o。
其中,步骤(1)硫酸浓度为0.5~1mol/l,电解电流密度为10~30ma/cm2。正极溶液中加入硫酸提高溶液的导电性,降低极化,提高电解效率。
其中,浓缩后溶液中钒离子浓度为2.5~4.0mol/l。
其中,浓缩的方式采用减压蒸馏,真空度为-0.07~-0.09mpa,温度为60~90℃。减压蒸馏是为了防止三价钒离子被氧化。
其中,在搅拌下结晶,结晶温度为20~40℃,时间为8~12h,搅拌速率为20~50r/min。
进一步的,为了促进草酸钒晶核的形成,可在结晶前加入草酸作为盐析剂。
作为优选的,控制浓缩液中草酸浓度为0.2~0.5mol/l。
实施例1
称取122.5gvoc2o4·5h2o,溶解于500ml去离子水中,置于电解槽负极,正极为0.5mol/l硫酸溶液,在20ma/cm2电流密度下恒流电解,时间2h,得到3价钒溶液,在真空度为-0.08mpa,温度为80℃下减压蒸发浓缩,至溶液钒离子浓度为3.2mol/l,加入4g草酸,在20℃下结晶10h,得到161.2g草酸钒,钒收率80.2%,草酸钒的纯度≥99.8%,v4+/tv=0.12%,fe≤0.01%,cr≤0.01%,si≤0.005%,na≤0.01%,k≤0.01%。
实施例2
称取150gvoc2o4·5h2o,溶解于500ml去离子水中,置于电解槽负极,正极为0.5mol/l硫酸溶液,在30ma/cm2电流密度下恒流电解,时间1.65h,得到3价钒溶液,在真空度为-0.08mpa,温度为70℃下减压蒸发浓缩,至溶液钒离子浓度为3.4mol/l,加入6.5g草酸,在30℃下结晶12h,得到210.92g草酸钒,钒收率85.7%,草酸钒纯度≥99.5%,v4+/tv=0.26%,fe≤0.01%,cr≤0.01%,si≤0.005%,na≤0.01%,k≤0.01%。
实施例3
称取200gvoc2o4·5h2o,溶解于500ml去离子水中,置于电解槽负极,正极为0.5mol/l硫酸溶液,在30ma/cm2电流密度下恒流电解,时间2.2h,得到3价钒溶液,在真空度为-0.09mpa,温度为90℃下减压蒸发浓缩,至溶液钒离子浓度为3.6mol/l,加入10g草酸,在40℃下结晶12h,得到293.05g草酸钒,钒收率89.3%,草酸钒纯度≥99.1%,v4+/tv=0.86%,fe≤0.01%,cr≤0.01%,si≤0.005%,na≤0.01%,k≤0.01%。