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      利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法

      240   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來(lái)源:山東理工大學(xué)  
      2023-12-21 11:19:25
      權(quán)利要求書: 1.一種利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,包括以下步驟:(1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正、負(fù)極材料,清洗數(shù)次,然后球磨破碎;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料加入適量的負(fù)極材料,加入酸,密封攪拌5 10h,~然后加入銨鹽繼續(xù)攪拌5 8h,使用堿液調(diào)節(jié)混合液pH為5 9,得溶液A和固體B,固體B洗滌干~ ~燥;

      (3)催化劑制備:洗滌干燥后的固體B與載體混合,經(jīng)球磨、過(guò)篩、干燥、煅燒、研磨后得到脫硝催化劑。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,步驟(3)洗滌干燥后的固體B與過(guò)渡金屬、載體混合,經(jīng)球磨、過(guò)篩、干燥、煅燒、研磨后得到脫硝催化劑。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,步驟(1)中所述的廢舊鋰電池材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰和磷酸鐵鋰中的至少一種;所述的清洗為使用無(wú)水乙醇和去離子分別清洗,球磨破碎時(shí)間為9?15h。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,步驟(2)中酸為鹽酸、硝酸、硫酸中的至少一種;所述的銨鹽為氯化銨、硫酸銨、碳酸銨、硫酸氫銨、碳酸氫銨和硝酸銨中的至少一種;所述的堿液為氨水。

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,步驟(2)加入酸后氫離子濃度為1?5mol/L,銨鹽加入后銨根離子的濃度為5?8mol/L。

      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,步驟(3)中所述的載體為TiO2、Al2O3、CeO2中的至少一種。

      7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,步驟(3)中與固體B混合的過(guò)渡金屬為以硝酸鹽的形式加入,硝酸鹽為硝酸鐵、硝酸鈷和硝酸鈰中的一種。

      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,所述的脫硝催化劑中過(guò)渡金屬總量占脫硝催化劑質(zhì)量的8?50%。

      9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,步驟(3)中的固體干燥溫度為100 125℃,煅燒溫度范圍為400?550℃,煅燒時(shí)間為3 4h。

      ~ ~

      10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,其特征在于,步驟(2)所述的溶液A中加入過(guò)量的碳酸鈉,經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體,脫鋰后的濾液作為銨鹽溶液循環(huán)使用。

      說(shuō)明書: 一種利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于廢舊鋰離子電池回收及催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法。背景技術(shù)[0002] 鋰電池的廣泛使用產(chǎn)生了大量的廢舊電池,廢舊鋰電池的回收處理利用極其重要,不加以處理的廢舊鋰電池直接進(jìn)入環(huán)境中,會(huì)引起環(huán)境問(wèn)題和威脅公眾健康。國(guó)際上同行的廢舊電池處理方式有3種:固化深埋、存放于舊礦井、回收利用。固化深埋和存放于舊礦井的處理方式,會(huì)造成土地資源的浪費(fèi),同時(shí)處理不當(dāng)會(huì)造成更嚴(yán)重的重金屬污染問(wèn)題。電池中含有大量的金屬元素,對(duì)廢舊電池進(jìn)行合理的分解和重組,制成有價(jià)值的產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)資源化利用。但目前廢舊鋰電池回收工藝存在回收工藝復(fù)雜、回收產(chǎn)品提純難度大、回收成本高以及回收產(chǎn)品附加值低等問(wèn)題,制約了廢舊電池回收技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。開發(fā)簡(jiǎn)單、高附加值且可以大規(guī)模推廣的廢舊電池回收工藝勢(shì)在必行,也為解決未來(lái)大批量廢舊電池處理工藝找到出路。[0003] 工業(yè)煙氣氮氧化物(NOx)是主要的空氣污染物之一,可導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、酸雨和臭氧層破壞等環(huán)境問(wèn)題。目前,最成熟的氮氧化物脫除技術(shù)是選擇性催化還原技術(shù)(SCR),在催化劑條件下利用還原性氣體脫除NOx。脫硝催化劑起活性的組分為金屬元素,可合理利用廢舊電池中的過(guò)渡金屬元素來(lái)制備脫硝催化劑。但堿金屬元素會(huì)降低催化劑的低溫脫硝效果。因此,如何克服鋰離子對(duì)脫硝性能的影響,是利用廢舊鋰電池制備脫硝催化劑必須要解決的技術(shù)難題,目前少見報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的廢舊鋰電池環(huán)境污染嚴(yán)重、資源化利用成本高、堿金屬干擾低溫脫硝活性的問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,選擇性的將廢舊鋰電池中的鋰分離、回收,并以除鋰后的廢舊電池拆解料為原料制備脫硝劑,實(shí)現(xiàn)在低溫條件下較好的煙氣脫硝效果。[0005] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,包括以下步驟:

      (1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正、負(fù)極材料,清洗數(shù)次,然后球磨破碎;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料加入適量的負(fù)極材料,加入酸,密封攪拌5~

      10h,然后加入銨鹽繼續(xù)攪拌5 8h,使用堿液調(diào)節(jié)混合液pH為5 9,得溶液A和固體B,固體B洗~ ~

      滌干燥;

      (3)催化劑制備:洗滌干燥后的固體B與載體混合,經(jīng)球磨、過(guò)篩、干燥、煅燒、研磨后得到脫硝催化劑。

      [0006] 進(jìn)一步地,步驟(3)洗滌干燥后的固體B與過(guò)渡金屬、載體混合,經(jīng)球磨、過(guò)篩、干燥、煅燒、研磨后得到脫硝催化劑。[0007] 進(jìn)一步地,步驟(1)中所述的廢舊鋰電池材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰和磷酸鐵鋰中的至少一種;所述的清洗為使用無(wú)水乙醇和去離子分別清洗,球磨破碎時(shí)間為9?15h。[0008] 進(jìn)一步地,步驟(2)中酸為鹽酸、硝酸、硫酸中的至少一種;所述的銨鹽為氯化銨、硫酸銨、碳酸銨、硫酸氫銨、碳酸氫銨和硝酸銨中的至少一種;所述的堿液為氨水。[0009] 進(jìn)一步地,步驟(2)加入酸后氫離子濃度為1?5mol/L,銨鹽加入后銨根離子的濃度為5?8mol/L。[0010] 進(jìn)一步地,步驟(3)中所述的載體為TiO2、Al2O3、CeO2中的至少一種。[0011] 進(jìn)一步地,步驟(3)中與固體B混合的過(guò)渡金屬為以硝酸鹽的形式加入,硝酸鹽為硝酸鐵、硝酸鈷和硝酸鈰中的一種。[0012] 進(jìn)一步地,所述的脫硝催化劑中過(guò)渡金屬總量占脫硝催化劑質(zhì)量的8?50%。[0013] 進(jìn)一步地,步驟(3)中的固體干燥溫度為100 125℃,煅燒溫度范圍為400?550℃,~煅燒時(shí)間為3 4h。

      ~

      [0014] 進(jìn)一步地,步驟(2)所述的溶液A中加入過(guò)量的碳酸鈉,經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體,脫鋰后的濾液作為銨鹽溶液循環(huán)使用。[0015] 有益效果(1)本發(fā)明提供一種利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法,所述催化劑用于選擇性催化還原技術(shù)中催化還原脫除氮氧化物,解決了廢舊電池中堿金屬鋰對(duì)脫硝性能的干擾,實(shí)現(xiàn)了廢舊鋰電池的高附加值利用;

      (2)本發(fā)明提供了一種通過(guò)酸性條件下銨根離子交換分離和回收廢舊鋰電池中鋰資源的工藝,并將脫鋰后的材料添加少量的活性組分,經(jīng)過(guò)攪拌、干燥、煅燒等簡(jiǎn)單的工藝制備出寬溫度窗口、高效的脫硝催化劑,實(shí)現(xiàn)廢舊鋰電池的綜合利用效果;

      (3)本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單,可規(guī)?;a(chǎn),所需材料價(jià)格低廉,使廢舊電池得到了高效利用,不僅提取了正極材料中的鋰,還將電池拆解料中的其他金屬元素作為脫硝催化劑的活性組分。既減少環(huán)境污染,又有良好的經(jīng)濟(jì)效益;

      (4)本發(fā)明提供的氣體脫硝催化劑在150℃具有90%以上的NOx脫除率,其脫硝性能超過(guò)大部分現(xiàn)有的催化劑性能,具有一定的先進(jìn)性。

      附圖說(shuō)明[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的廢舊電池材料脫硝催化劑的的制備方法流程示意圖;圖2為實(shí)施例1中選擇性脫鋰得到的碳酸鋰

      具體實(shí)施方式[0017] 以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明,但不應(yīng)該將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例,凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。[0018] 下列實(shí)施例中廢舊電池材料脫硝催化劑的的制備方法流程示意圖如圖1所示。[0019] 實(shí)施例1本實(shí)施例利用廢舊鈷酸鋰電池材料制備脫硝催化劑,采用以下步驟:

      (1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鈷酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正、負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗2次,隨后分別放入球磨罐,球磨10h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入混合酸(1:1的鹽酸和硝酸),氫離子的濃度為2mol/L,密封攪拌10h,然后加入氯化銨,銨根離子的濃度為5mol/L,繼續(xù)攪拌8h,使用氨水調(diào)節(jié)混合液的pH至7,分別得到溶液A和固體B;在溶液+

      A中加入過(guò)量的碳酸鈉,將溶液中的Li以碳酸鋰的形式沉淀出來(lái),經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體碳酸鋰(如圖2所示),而脫鋰后富含銨根的濾液可循環(huán)使用;

      (3)催化劑制備:固體B經(jīng)洗滌干燥后與硝酸鐵、TiO(2 載體)進(jìn)行混合,調(diào)節(jié)Co、Cu(負(fù)極銅箔)、Fe元素質(zhì)量比為2:3:5(控制上述負(fù)極材料和硝酸鐵的加入量),并球磨5h,過(guò)篩后的固體在120℃干燥13h,400℃煅燒4h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Co、Cu、Fe元素占脫硝催化劑質(zhì)量的20wt%。

      [0020] 實(shí)施例2本實(shí)施例利用廢舊錳酸鋰電池材料制備脫硝催化劑,采用以下步驟:

      (1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊錳酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正、負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗2次,隨后分別放入球磨罐,球磨15h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入硝酸,氫離子的濃度為5mol/L,密封攪拌8h,然后加入碳酸氫銨,銨根離子的濃度為8mol/L,繼續(xù)攪拌8h,使用氨水調(diào)節(jié)所得混合液的pH至6.5,分別得到溶液A和固體B;在溶液A中加入過(guò)量+

      的碳酸鈉,將溶液中的Li 以碳酸鋰的形式沉淀出來(lái),經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體,而脫鋰后富含銨根的濾液可循環(huán)使用;

      (3)催化劑制備:固體B經(jīng)洗滌干燥后與Al2O(3 載體)進(jìn)行混合,調(diào)節(jié)Mn、Cu(負(fù)極銅箔)元素質(zhì)量比為2:3(控制上述負(fù)極材料的加入量),并球磨6h,過(guò)篩后的固體在110℃干燥

      12h,450℃煅燒4h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Mn、Cu元素占脫硝催化劑質(zhì)量的

      15wt%。

      [0021] 實(shí)施例3本實(shí)施例利用廢舊鎳酸鋰電池材料制備脫硝催化劑,采用以下步驟:

      (1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鎳酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗3次,隨后分別放入球磨罐,球磨12h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入鹽酸,氫離子的濃度為3mol/L,密封攪拌7h,然后加入硝酸銨,銨根離子的濃度為5mol/L,繼續(xù)攪拌5h,使用氨水調(diào)節(jié)所得混合液的pH至8,分別得到溶液A和固體B;在溶液A中加入過(guò)量的碳+

      酸鈉,將溶液中的Li以碳酸鋰的形式沉淀出來(lái),經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體,而脫鋰后富含銨根的濾液可循環(huán)使用;

      (3)催化劑制備:固體B經(jīng)洗滌干燥后與硝酸鐵、CeO(2 載體)進(jìn)行混合,調(diào)節(jié)Ni、Cu(負(fù)極銅箔)、Fe元素質(zhì)量比為1:3:4(控制上述負(fù)極材料和硝酸鐵的加入量),球磨6h,過(guò)篩后的固體在125℃干燥10h,400℃煅燒3h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Ni、Cu、Fe元素占脫硝催化劑質(zhì)量的8wt%。

      [0022] 實(shí)施例4本實(shí)施例利用廢舊磷酸鐵鋰電池材料制備脫硝催化劑,采用以下步驟:

      (1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊磷酸鐵鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗4次,隨后分別放入球磨罐,球磨10h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入硫酸,氫離子的濃度為1mol/L,密封攪拌5h,然后加入硫酸銨,銨根離子的濃度為6mol/L,繼續(xù)攪拌6h,使用氨水調(diào)節(jié)所得混合液的pH至7,分別得到溶液A和固體B;在溶液A中加入過(guò)量的碳酸鈉,將溶液中的Li以碳酸鋰的形式沉淀出來(lái),經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體,而脫鋰后富含銨根的濾液可循環(huán)使用;

      (3)催化劑制備:固體B經(jīng)洗滌干燥后與硝酸鈰、TiO(2 載體)進(jìn)行混合,調(diào)節(jié)Fe、Cu(負(fù)極銅箔)、Ce元素質(zhì)量比為1:4:2(控制上述負(fù)極材料和硝酸鈰的加入量),球磨6h,過(guò)篩后的固體在100℃干燥15h,500℃煅燒3h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Fe、Cu、Ce元素占脫硝催化劑質(zhì)量的50wt%。

      [0023] 實(shí)施例5本實(shí)施例利用廢舊鎳酸鋰電池材料制備脫硝催化劑,采用以下步驟:

      (1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鎳酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗3次,隨后分別放入球磨罐,球磨9h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入混合酸(1:2的硫酸和鹽酸),氫離子的濃度為2mol/L,密封攪拌7h,然后加入碳酸銨,銨根離子的濃度為5mol/L,繼續(xù)攪拌8h,使用氨水調(diào)節(jié)所得混合液的pH至8,分別得到溶液A和固體B;在溶液A中加入過(guò)量的碳酸鈉,將溶液中的Li以碳酸鋰的形式沉淀出來(lái),經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體,而脫鋰后富含銨根的濾液可循環(huán)使用;

      (3)催化劑制備:固體B經(jīng)洗滌干燥后與硝酸鈷、TiO2和Al2O(3 載體比1:1)進(jìn)行混合,調(diào)節(jié)Ni、Cu(負(fù)極銅箔)、Co元素質(zhì)量比為2:3:2(控制上述負(fù)極材料和硝酸鈷的加入量),球磨6h;過(guò)篩后的固體在110℃干燥10h,550℃煅燒3h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Ni、Cu、Co元素占脫硝催化劑質(zhì)量的25wt%。

      [0024] 實(shí)施例6本實(shí)施例利用廢舊鈷酸鋰和錳酸鋰電池材料制備脫硝催化劑,采用以下步驟:

      (1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鈷酸鋰和錳酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗3次,隨后分別放入球磨罐,球磨9h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入鹽酸,氫離子的濃度為2mol/L,密封攪拌7h,然后加入碳酸氫銨,銨根離子的濃度為6mol/L,繼續(xù)攪拌8h,使用氨水調(diào)節(jié)所得混合液的pH至8.5,分別得到溶液A和固體B;在溶液A中加入過(guò)量的碳酸鈉,將溶液中的Li以碳酸鋰的形式沉淀出來(lái),經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體,而脫鋰后富含銨根的濾液可循環(huán)使用;

      (3)催化劑制備:固體B經(jīng)洗滌干燥后與硝酸鐵、Al2O(3 載體)進(jìn)行混合,調(diào)節(jié)Mn、Cu(負(fù)極銅箔)、Co、Fe元素質(zhì)量比為2:3:1:3(控制上述負(fù)極材料和硝酸鐵的加入量),球磨7h;

      過(guò)篩后的固體在120℃干燥10h,500℃煅燒3h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Mn、Cu、Co、Fe元素占脫硝催化劑質(zhì)量的30wt%。

      [0025] 對(duì)比例1(1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鎳酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗3次,隨后分別放入球磨罐,球磨10h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)催化劑制備:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入混合酸(1:2的硫酸和鹽酸),氫離子的濃度為2mol/L,加入TiO2載體,密封攪拌5h,過(guò)濾后的固體球磨6h,過(guò)篩后在120℃干燥12h,400℃煅燒4h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Ni、Cu元素占脫硝催化劑質(zhì)量的8wt%。

      [0026] 對(duì)比例2(1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鈷酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗2次,隨后分別放入球磨罐,球磨10h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)催化劑制備:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入混合酸(1:2的硫酸和鹽酸),氫離子的濃度為2mol/L,加入TiO2載體,密封攪拌8h,過(guò)濾后的固體球磨6h,過(guò)篩后在120℃干燥13h,400℃煅燒4h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Co、Cu元素占脫硝催化劑質(zhì)量的20wt%。

      [0027] 對(duì)比例3(1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鎳酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗3次,隨后分別放入球磨罐,球磨12h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)催化劑制備:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入鹽酸,氫離子的濃度為3mol/L,加入CeO2載體和硝酸鐵,調(diào)節(jié)Ni、Cu(負(fù)極銅箔)、Fe元素質(zhì)量比為

      1:3:4(控制上述負(fù)極材料和硝酸鐵的加入量),密封攪拌8h,過(guò)濾后的固體球磨6h,過(guò)篩后的固體在125℃干燥10h,400℃煅燒3h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Ni、Cu、Fe元素占脫硝催化劑質(zhì)量的8wt%。

      [0028] 對(duì)比例4(1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊錳酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗2次,隨后分別放入球磨罐,球磨15h,得研磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入硝酸,氫離子的濃度為5mol/L,密封攪拌8h,使用氨水調(diào)節(jié)所得混合物的pH至6.5,分別得到溶液A和固體B;在溶液A中加入過(guò)量的碳酸鈉,將溶液中的Li以碳酸鋰的形式沉淀出來(lái),經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體;

      (3)催化劑制備:固體B經(jīng)洗滌干燥后與Al2O(3 載體)進(jìn)行混合,調(diào)節(jié)Mn、Cu(負(fù)極銅箔)元素質(zhì)量比為2:3(控制上述負(fù)極材料的加入量),球磨6h;過(guò)篩后的固體在110℃干燥

      12h,450℃煅燒4h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Mn、Cu元素占脫硝催化劑質(zhì)量的

      15wt%。

      [0029] 對(duì)比例5(1)原料準(zhǔn)備:將回收的廢舊鈷酸鋰和錳酸鋰電池放電后進(jìn)行拆解,分別收集拆解后的正負(fù)極材料,并用無(wú)水乙醇和去離子水分別清洗3次,隨后分別放入球磨罐,球磨9h,得球磨后的正極材料和球磨后的負(fù)極材料;

      (2)選擇性脫鋰:向球磨后的正極材料中加入適量球磨后的負(fù)極材料,加入鹽酸,氫離子的濃度為2mol/L,密封攪拌7h,然后加入碳酸氫銨,銨根離子的濃度為6mol/L,繼續(xù)攪拌8h,使用氨水調(diào)節(jié)所得混合液的pH至8.5,分別得到溶液A和固體B;在溶液A中加入過(guò)量的碳酸鈉,將溶液中的Li以碳酸鋰的形式沉淀出來(lái),經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后得到含鋰的固體,而脫鋰后富含銨根的濾液可循環(huán)使用;

      (3)催化劑制備:固體B經(jīng)洗滌干燥后與Al2O(3 載體)進(jìn)行混合,調(diào)節(jié)Mn、Cu(負(fù)極銅箔)、Co元素質(zhì)量比為2:3:1(控制上述負(fù)極材料的加入量),球磨7h;過(guò)篩后的固體在120℃干燥10h,500℃煅燒3h,研磨后得到脫硝催化劑,脫硝催化劑中Mn、Cu、Co元素占脫硝催化劑質(zhì)量的30wt%。

      [0030] 脫除率及Li的回收率分析脫硝催化劑在模擬煙氣條件下,在固定床反應(yīng)器中測(cè)定制備樣品的脫硝活性。模擬的煙氣以He作為平衡氣體以500ml/min的總流量進(jìn)入石英反應(yīng)器(內(nèi)徑為8mm),并用煙氣分析儀檢測(cè)NO的濃度,脫硝轉(zhuǎn)化率用以下公式進(jìn)行計(jì)算,具體反應(yīng)條件見表1和表2;



      對(duì)實(shí)施例1 6和對(duì)比例1 5中制備的脫硝催化劑的性能進(jìn)行分析,包括NO的脫除率~ ~

      和Li的回收率,結(jié)果如下表1和表2所示:

      表1實(shí)施例脫硝催化劑的NO脫除率及Li的回收率

      ;

      表2對(duì)比例脫硝催化劑的NO脫除率及Li的回收率

      ;

      由表1和表2可知,對(duì)比例1?3未進(jìn)行選擇性脫鋰,制備的脫硝催化劑在低溫下的催化活性差,僅在高溫下(﹥600℃)具有較高的催化活性。實(shí)施例3和對(duì)比例3相比,實(shí)施例3制備的脫硝催化劑在200?300℃溫度范圍內(nèi)NO脫除率達(dá)到95%以上,表明鋰的存在會(huì)毒害催化劑,降低催化劑的活性,提高催化劑的反應(yīng)溫度。實(shí)施例2和對(duì)比例4相比,進(jìn)行銨鹽交換的實(shí)施例2中Li的回收率為95.6%,顯著高于對(duì)比例4的63.2%,實(shí)施例2制備的脫硝催化劑在較+

      高的空速下表現(xiàn)出優(yōu)于對(duì)比例4的NO脫除率,表明銨鹽可交換廢舊電池中的Li ,提高Li的回收率,進(jìn)而提高所制備催化劑的催化活性。實(shí)施例1?6選擇一種以上的不同類型廢舊鋰電池進(jìn)行選擇性脫鋰,表現(xiàn)出較好的NO脫除率。與對(duì)比例5相比,實(shí)施例6中添加適量的硝酸鐵可進(jìn)一步提高催化活性,表明制備催化劑過(guò)程中,適量金屬硝酸鹽的加入會(huì)提高催化活性,降低催化反應(yīng)的溫度。實(shí)施例1、3、6中加入硝酸鐵,實(shí)施例4加入硝酸鈰,實(shí)施例5加入硝酸鈷,都可以有效提高催化活性。



      聲明:
      “利用廢舊鋰電池材料制備脫硝催化劑的方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
      我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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