一种镍钴催化剂的回收方法技术

本发明专利技术公开一种镍钴催化剂的回收方法，包括以下步骤：S1、将含有镍和钴的废弃催化剂使用硫酸浸泡，得具有镍离子和钴离子的液体；S2、向S1所得液体中加入壳聚糖

【技术实现步骤摘要】
一种镍钴催化剂的回收方法


[0001]本专利技术涉及催化剂回收
，特别是涉及一种镍钴催化剂的回收方法
。

技术介绍

[0002]在针对废催化剂包括Ni、Al、Mo、V和Co的混合物进行分离时，现有技术先在混合NaOH的前提下进行球磨获得浆状物
‑
压煮
‑
过滤，分别获得包含有Mo和V的液相和包括Ni、Co和Al的渣相；针对液相将Mo转化为MOS3,V回收为V2O5；渣相则利用加入NaOH后进行压煮将Al以偏铝酸钠的溶液形式进行分离，所得的固相为Ni和Co的混合物。由于Ni、Co的物理和化学性质极其相近，分离困难。分离Ni、Co的主要方法有化学沉淀法、溶剂萃取法等。目前湿法冶金工业上广泛应用的是溶剂萃取法，其中膦酸类萃取剂P204常用于Ni、Co与Mn、Fe的分离，P507和Cyanex272常用于硫酸、氯化体系中Ni和Co的分离。溶剂萃取分离Ni和Co主要工艺方法，具有选择性好、回收率高、操作简便的优点，但是也有其自身的缺点，如萃取法固有的溶剂挥发、萃取过程乳化现象、萃取剂损耗等问题导致了萃取过程费用较高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种镍钴催化剂的回收方法，本专利技术利用壳聚糖对Ni
2+
和Co
2+
具有选择性吸附，高效地将混溶的Ni
2+
和Co
2+
分离。
[0004]为解决此技术问题，本专利技术的技术方案是：一种镍钴催化剂的回收方法，包括以下步骤：
[0005]S1、将含有镍和钴的废弃催化剂使用硫酸浸泡，得具有镍离子和钴离子的液体；
[0006]S2、向S1所得液体中加入壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料，其中壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料与S1所得液体的质量比为(0.05至0.1)：10；
[0007]S3、搅拌5至8小时，壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料的氨基吸附镍离子和钴离子；
[0008]S4、将S3的混合体系加热55℃至65℃，吸附在壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料的镍离子和钴离子发生竞争吸附，吸附在壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料的钴离子被镍离子代替，选择性分离液相中的镍离子和钴离子。
[0009]优选酸浸使用的硫酸浓度为质量分数为40％至45％，酸浸的时间为1至3小时。
[0010]优选壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料制备方法如下：
[0011]S21、将壳聚糖粉末分散于柠檬酸水溶液，搅拌至壳聚糖完全分散；
[0012]颗粒状的壳聚糖粉末在搅拌的过程中相互缠绕的分子链由于获得了柠檬酸提供的H
+
转化为带正电荷的壳聚糖；
[0013]S22、将氧化石墨烯的水分散液分散于S21带正电荷的壳聚糖中；
[0014]分散在去离子水中氧化石墨烯表面的羟基和羧基与带正电荷的壳聚糖发生静电吸附，伴随着搅拌，氧化石墨烯负载壳聚糖分子链；
[0015]S23、将S22所得混悬体系进行水热反应，水热反应过程中柠檬酸还原氧化石墨烯；
[0016]S24、将所得凝胶组合物冷冻干燥获得多孔结构；
[0017]S25、将干燥的多孔壳聚糖
‑
石墨烯复合物使用碱液和去离子水反复清洗消除壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料中的柠檬酸。
[0018]本专利技术利用柠檬酸提供提升壳聚糖溶解度的氢离子，分散在壳聚糖和氧化石墨烯之间的柠檬酸在水热反应的过程作为氧化石墨烯的还原剂，壳聚糖自身的羟基和其余的游离氨基伴随着部分分子内和分子间氢键的断裂而随着壳聚糖的溶解与氧化石墨烯的再次分散和静电吸附而再次形成分子内和分子间的氢键，从而形成壳聚糖分子链对氧化石墨烯的包围，构建壳聚糖的分散分布；伴随着水热反应以及后续的碱洗和水洗，去除凝胶产物中分散的柠檬酸，加强凝胶内部结构的疏松程度，利于作为选择性吸附材料的使用。
[0019]优选S22中壳聚糖粉末、柠檬酸以及氧化石墨烯的质量比为(1至5)：(1至5)：(1至2)。本专利技术中，为了促进壳聚糖粉末的溶解度的提升，壳聚糖和柠檬酸等质量使用，同时保证氧化石墨烯利用静电吸附有效负载离子化壳聚糖，提升壳聚糖的比表面积即增加
‑
NH2与Ni
2+
和Co
2+
接触的可能性，保证壳聚糖吸附性。
[0020]优选S23中水热反应的条件为：
[0021]120℃至160℃，反应时间4至6小时。保证柠檬酸的充分消耗，以及氧化石墨烯的有效还原。
[0022]优选S24中冷冻干燥的工艺条件为：
[0023]将经过水热反应获得的凝胶组合物置于
‑
18℃至
‑
25℃的环境中预冻形成凝固态后，置于真空冷冻干燥机冷冻干燥50小时至60小时，得到多孔复合吸附材料。
[0024]本专利技术利用冷冻干燥保持壳聚糖与石墨烯空间相互分散的均匀性，利于壳聚糖游离氨基的裸露，促进镍离子和钴离子的吸附。
[0025]优选将凝胶组合物在模具中压制成片状结构。通过将壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料设置成片状利于是的壳聚糖对镍离子和钴离子的吸附具有较为一致的吸附路径，方便吸附的快速进行，也方便选择性吸附的实现。
[0026]优选将被选择分布在液相中的钴离子从液相中沉淀或者结晶提纯。
[0027]优选将吸附有镍离子的壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料升温至800℃～850℃惰性气体下煅烧，获得石墨烯负载的炭
‑
氧化镍复合材料；
[0028]浸酸，将氧化镍转化为镍离子分散于液相中与碳材料分离；
[0029]过滤得镍离子溶液，沉淀或者结晶提纯镍。
[0030]通过采用上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0031]本专利技术首先利用酸将镍和钴溶解于液相，壳聚糖受到柠檬酸提供的H
+
的影响，壳聚糖分子链的部分
‑
NH2转化为
‑
NH
+3
，分散于去离子水中氧化石墨烯由于其表面具有丰富的羟基和羧基等在水溶液中呈现电负性，在水溶液中壳聚糖具有正电性的壳聚糖与呈电负性而随着搅拌静电吸附均匀；壳聚糖分子链的部分
‑
NH2转化为
‑
NH
+3
的过程，其表面的氨基之间形成的分子间和分子内氢键降低，从而促进壳聚糖在水相中的溶解，氧化石墨烯在静电吸附的作用下均匀分散在壳聚糖之间，形成氧化石墨烯与壳聚糖的均匀分散；有效将壳聚糖分子链的
‑
NH2与液相接触，利用壳聚糖游离的氨基结合镍离子和钴离子；待充分结合了镍离子和钴离子，加热加入有壳聚糖
‑
石墨烯多孔吸附材料，吸附在壳聚糖
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石墨烯多孔吸附材料的镍离子和钴离子发生竞争吸附，在加本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍钴催化剂的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、将含有镍和钴的废弃催化剂使用硫酸浸泡，得具有镍离子和钴离子的液体；S2、向S1所得液体中加入壳聚糖
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石墨烯多孔吸附材料，其中壳聚糖
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石墨烯多孔吸附材料与S1所得液体的质量比为(0.05至0.1)：10；S3、搅拌5至8小时，壳聚糖
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石墨烯多孔吸附材料的氨基吸附镍离子和钴离子；S4、将S3的混合体系加热55℃至65℃，吸附在壳聚糖
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石墨烯多孔吸附材料的镍离子和钴离子发生竞争吸附，吸附在壳聚糖
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石墨烯多孔吸附材料的钴离子被镍离子代替，选择性分离液相中的镍离子和钴离子。2.根据权利要求1所述的一种镍钴催化剂的回收方法，其特征在于：酸浸使用的硫酸浓度为质量分数为40％至45％。3.根据权利要求1所述的一种镍钴催化剂的回收方法，其特征在于：壳聚糖
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石墨烯多孔吸附材料制备方法如下：S21、将壳聚糖粉末分散于柠檬酸水溶液，搅拌至壳聚糖完全分散；颗粒状的壳聚糖粉末在搅拌的过程中相互缠绕的分子链由于获得了柠檬酸提供的H
+
转化为带正电荷的壳聚糖；S22、将氧化石墨烯的水分散液分散于S21带正电荷的壳聚糖中；分散在去离子水中氧化石墨烯表面的羟基和羧基与带正电荷的壳聚糖发生静电吸附，伴随着搅拌，氧化石墨烯负载壳聚糖分子链；S23、将S22所得混悬体系进行水热反应，水热反应过程中柠檬酸还原氧化石墨烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐奕臻，周水军，杨章宝，徐升洋，张建平，
申请(专利权)人：浙江升阳再生资源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：