為實(shí)現(xiàn)電解液的高效凈化，保障其在電池、電鍍、電解等工業(yè)應(yīng)用中的高純度與穩(wěn)定性，需結(jié)合物理、化學(xué)及先進(jìn)分離技術(shù)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)化、智能化的過濾方案。以下從設(shè)計(jì)原則、技術(shù)路線、設(shè)備選型、系統(tǒng)集成與質(zhì)量控制五個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

一、設(shè)計(jì)原則

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

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

3. 穩(wěn)定性與連續(xù)性：支持連續(xù)化、自動(dòng)化運(yùn)行，適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)需求。

4. 節(jié)能環(huán)保：降低能耗與試劑消耗，減少廢液排放，符合綠色制造標(biāo)準(zhǔn)。

5. 可擴(kuò)展性：模塊化設(shè)計(jì)，便于根據(jù)電解液類型（鎳、銅、鋰等）靈活調(diào)整工藝。

二、技術(shù)路線與工藝流程

采用“預(yù)處理 + 深度凈化 + 精制提純”三級處理流程：

1. 預(yù)處理階段（物理過濾）

● 目的：去除大顆粒雜質(zhì)、懸浮物、金屬粉末等。

● 技術(shù)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(shù)：利用離心力使密度較大的顆粒沉降，配合濾紙或濾膜實(shí)現(xiàn)固液分離。

■ 離心速度：根據(jù)顆粒密度與粒徑優(yōu)化（通常為3000–8000 rpm）。

■ 過濾介質(zhì)：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(xué)與反應(yīng)法）

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

● 技術(shù)手段：

○ 空氣氧化 + 水解沉淀：將Fe2?氧化為Fe3?，調(diào)節(jié)pH至水解沉淀除鐵。

○ 黃鈉鐵礬法：實(shí)現(xiàn)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(jī)相濃度15%、相比（O/A）1:3條件下，砷脫除率可達(dá)98%。

○ 電解液自凈化技術(shù)：調(diào)節(jié)砷濃度至過飽和，生成難溶砷酸銅沉淀，實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)固定。

3. 精制提純階段（離子交換與膜技術(shù)）

● 目的：獲得超高純度電解液，滿足高端應(yīng)用需求。

● 技術(shù)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(dá)120 mg/g樹脂。

■ 可有效去除氟離子、硫酸根等陰離子雜質(zhì)。

○ 膜過濾技術(shù)：

■ 微濾/超濾：去除膠體與微細(xì)顆粒。

■ 納濾：實(shí)現(xiàn)小分子雜質(zhì)與目標(biāo)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(jī)物及微量金屬離子。