新能源行業--電解液過濾方案設計

為實現電解液的高效凈化，保障其在電池、電鍍、電解等工業應用中的高純度與穩定性，需結合物理、化學及先進分離技術，設計系統化、智能化的過濾方案。以下從設計原則、技術路線、設備選型、系統集成與質量控制五個方面進行系統設計。

一、設計原則

1. 高效性：確保對固體顆粒、金屬離子、有機雜質及水分等多類污染物的高效去除。

2. 選擇性：針對不同雜質（如Fe2?、Co2?、Cu2?、As、Pb、Zn等）采用針對性凈化手段。

3. 穩定性與連續性：支持連續化、自動化運行，適應工業化生產需求。

4. 節能環保：降低能耗與試劑消耗，減少廢液排放，符合綠色制造標準。

5. 可擴展性：模塊化設計，便于根據電解液類型（鎳、銅、鋰等）靈活調整工藝。

二、技術路線與工藝流程

采用“預處理 + 深度凈化 + 精制提純”三級處理流程：

1. 預處理階段（物理過濾）

● 目的：去除大顆粒雜質、懸浮物、金屬粉末等。

● 技術手段：

○ 深層過濾：使用砂濾器或多層濾芯，逐級截留顆粒物。

○ 離心過濾分離技術：利用離心力使密度較大的顆粒沉降，配合濾紙或濾膜實現固液分離。

■ 離心速度：根據顆粒密度與粒徑優化（通常為3000–8000 rpm）。

■ 過濾介質：選用高效低阻濾紙或耐腐蝕濾膜。

● 適用場景：適用于含固體顆粒較多的初始電解液。

2. 深度凈化階段（化學與反應法）

● 目的：去除金屬離子（Fe、Cu、Co、Pb、Zn等）及類金屬雜質（As）。

● 技術手段：

○ 空氣氧化 + 水解沉淀：將Fe2?氧化為Fe3?，調節pH至水解沉淀除鐵。

○ 黃鈉鐵礬法：實現鐵的深度去除（<0.01 g/L）。

○ 鎳粉置換法：去除銅等較不活潑金屬離子。

○ 氯氣氧化共沉淀：控制pH=4.8，氯氣用量為理論值1.2–1.5倍，可將鈷從3 g/L降至0.03 g/L以下，并同步沉淀鉛、鋅。

○ TBP溶劑萃取法：用于選擇性脫砷，在有機相濃度15%、相比（O/A）1:3條件下，砷脫除率可達98%。

○ 電解液自凈化技術：調節砷濃度至過飽和，生成難溶砷酸銅沉淀，實現雜質固定。

3. 精制提純階段（離子交換與膜技術）

● 目的：獲得超高純度電解液，滿足高端應用需求。

● 技術手段：

○ 離子交換樹脂：

■ 使用陰離子交換樹脂吸附ZnCl?2?等配合物，吸附容量可達120 mg/g樹脂。

■ 可有效去除氟離子、硫酸根等陰離子雜質。

○ 膜過濾技術：

■ 微濾/超濾：去除膠體與微細顆粒。

■ 納濾：實現小分子雜質與目標離子的分離。

○ 吸附凈化：采用活性吸附劑層（如活性炭、改性氧化鋁）脫除有機物及微量金屬離子。