一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法

本发明属于废水处理，尤其涉及一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法。

背景技术：

1、镍钴及其合金具有优异的储能、防腐、耐磨、耐高温和高强度等特殊性能，是不锈钢、充电电池、电镀、高温合金等行业的关键原料，是国民经济发展的重要战略物资。镍钴合金的制备通常以水溶剂为主，但水的电化学稳定性差，有限的电位窗口导致气体逸出，导致氢脆，以及基板、电极和沉积物的钝化。相比于水溶剂，氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电化学窗口宽、导电性强、溶解性好等优点可有效避免水体系中存在的一系列问题。这些独特的性质使氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂在电沉积镍钴领域得到广泛关注。然而，目前氯化胆碱-乙二醇电解液均为一次性使用，尚未得到重复利用，所产生的电解废液中富含有价的镍钴，具有高的经济回收效益。此外，相比于水溶液，氯化胆碱-乙二醇电解液的生产成本较高，且易溶于土壤中，生物降解性差。含镍钴的电解废液直接排放不仅会造成环境的污染，危害身体健康，还会浪费宝贵的钴资源，增加工艺成本。若含镍钴废电解液能够得到有效循环利用，将对实现镍钴高效资源化利用，降低工艺成本，减轻环境污染具有重要意义。

2、目前，基于水溶剂体系中回收镍钴的方法主要有溶剂萃取法、化学沉淀法、以及离子交换法等。其中，化学沉淀法操作简单，成本低，沉淀率高，但不适用于从含镍钴的低共熔溶剂废电解质中分离和回收镍钴，其主要是因为镍钴在水溶液中和在低共熔溶剂中的离子赋存形式存在显著差异，导致沉淀法难以奏效。

3、为使沉淀法能有效应用于低共溶溶剂中回收金属离子，专利202310968882x向含钴的氯化胆碱-乙二醇电解液中加水调控钴的配位形式，使[cocl4]2-转变为水合钴离子，使钴高效沉淀分离，并利用减压蒸馏实现氯化胆碱-乙二醇再生。但该工艺仅实现单一金属离子的回收，对于含镍钴的低共熔溶剂电解废液回收仍需要进一步的探索。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，包括以下步骤：

4、(1)向电解废液中加入水和沉淀剂，调节温度和ph后进行镍沉淀反应，反应结束后过滤，收集滤液；

5、(2)向所述滤液中进一步加入水和沉淀剂，再经调节ph后进行钴沉淀反应，再次反应结束后经过滤、减压蒸馏，即得氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂。

6、优选的，步骤(1)和(2)中所述沉淀剂为草酸。

7、优选的，步骤(1)中水的添加量为电解废液和水总质量的10～20wt.％。

8、优选的，步骤(1)中所述沉淀剂与镍的物质的量之比为1.75～1。

9、优选的，步骤(1)中所述调节ph为调节至ph＝0.3～0.5；沉淀的温度为80～100℃，时间为4～24h。

10、有益效果：本发明利用水、温度和ph的协同作用，可有效调控氯化胆碱-乙二醇的氢键相互作用，使[ni(eg)3]2+和[cocl4]2-转变为[nicl(h2o)5]+、[ni(h2o)6]2+、[nicl2(h2o)4]0、[cocl2(h2o)4]0、[cocl3(h2o)3]-和[cocl4(h2o)2]2-，以草酸作为沉淀剂，从而促进ni(ii)的优先沉淀。

11、优选的，步骤(1)和(2)中加入水的总质量占所述电解废液和水的总质量之和的30～50wt.％。

12、优选的，所述沉淀剂与钴的物质的量之比为1.5～0.75。

13、优选的，步骤(2)中所述调节ph为调节至ph＝0～2；

14、所述沉淀的时间为4～12h。

15、有益效果：镍沉淀后，通过进一步加水削弱氯化胆碱-乙二醇的氢键相互作用力，降低体系粘度，使钴的配体结构转变为[cocl(h2o)5]+和[cocl2(h2o)4]0，从而促进钴的沉淀分离。

16、优选的，步骤(2)中所述减压蒸馏的温度为80～100℃，时间为0.5～2h，压力为0.05～0.07mpa。

17、有益效果：本发明利用氯化胆碱-乙二醇、水和草酸之间的沸点差异，通过减压蒸馏法进一步除去滤液中的水和草酸，从而实现氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂的高效再生。

18、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

19、本发明提供了一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，本发明利用水、温度以及ph的协同作用调控镍和钴在氯化胆碱-乙二醇电解废液中的物种配位形式，以草酸作为沉淀剂，对镍钴离子进行分步回收，并通过减压蒸馏对沉淀后的溶液进行纯化，实现氯化胆碱-乙二醇再生；通过草酸沉淀和减压蒸馏处理后，镍、钴和低共熔溶剂的回收率分别达到96.7％、95.6和97.1％，实现了废弃资源的回收利用，可缓解废电解液对环境的压力；此外，本发明提供的回收方法简单，环境友好，成本低，易于实现，具有较好的应用前景。

技术特征：

1.一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中所述沉淀剂为草酸。

3.根据权利要求1所述的一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，步骤(1)中水的加入量为电解废液和水总质量的10～20wt.％。

4.根据权利要求1所述的一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，步骤(1)中所述沉淀剂与镍的物质的量之比为1.75～1。

5.根据权利要求1所述的一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，步骤(1)中所述调节ph调节至ph＝0.3～0.5；沉淀的温度为80～100℃，时间为4～24h。

6.根据权利要求1所述的一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中加入的水的总质量占所述电解废液和水的总质量之和的30～50wt.％。

7.根据权利要求1所述的一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，步骤(2)中所述沉淀剂与钴的物质的量之比为1.5～0.75。

8.根据权利要求1所述的一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，步骤(2)中所述调节ph为调节至ph＝0～2；沉淀的时间为4～12h。

9.根据权利要求1所述的一种含镍钴氯化胆碱-乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，其特征在于，步骤(2)中所述减压蒸馏的温度为80～100℃，时间为0.5～2h，压力为0.05～0.07mpa。

技术总结本发明中公开了一种含镍钴氯化胆碱‑乙二醇低共熔溶剂电解废液的回收方法，属于废水处理技术领域，包括以下步骤：(1)向电解废液中加入水和沉淀剂，调节温度和pH后进行镍沉淀反应，反应结束后过滤，收集滤液；(2)向所述滤液中进一步添加水和沉淀剂，再经调节pH后进行钴沉淀反应，再次反应结束后经过滤、减压蒸馏，即得氯化胆碱‑乙二醇低共熔溶剂。本发明实现了氯化胆碱‑乙二醇再生，对实现含镍钴废弃电解的资源化利用、降低低共熔溶剂电沉积镍钴的工艺成本、缓解含金属离子电解废液对环境污染具有重要意义。技术研发人员：张启波,王朝武受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/4/29