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在新能源、半導(dǎo)體、新材料等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展的當(dāng)下,高純硫酸鈷作為核心原材料,其純度標(biāo)準(zhǔn)尤其是鎳雜質(zhì)含量,直接決定著終端產(chǎn)品的性能與壽命。傳統(tǒng)處理工藝逐漸難以適配市場需求,而硫酸鈷深度除鎳純化吸附材料的出現(xiàn),憑借其高效、靶向的除鎳能力,正成為推動產(chǎn)業(yè)突破技術(shù)瓶頸、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量。
下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品性能的要求不斷提升,高純硫酸鈷中鎳雜質(zhì)含量的控制標(biāo)準(zhǔn)正持續(xù)收緊,成為衡量產(chǎn)品競爭力的核心指標(biāo)。
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陰極鈷制備:陰極鈷作為合金、電池材料的關(guān)鍵原料,對鎳含量有著剛性標(biāo)準(zhǔn)——必須小于0.1%。而這一標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn),依賴于電解沉積前的硫酸鈷電解液純度,當(dāng)電解液中鈷濃度約為40-60g/L時(shí),鎳濃度必須嚴(yán)格控制在250mg/L以下,才能滿足航空航天、電子等領(lǐng)域的使用要求。
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新能源動力電池領(lǐng)域:三元正極材料對高純硫酸鈷的純度要求最為嚴(yán)格。過去行業(yè)普遍接受鎳雜質(zhì)含量≤50ppm的標(biāo)準(zhǔn),而如今為適配長續(xù)航、高安全、長循環(huán)壽命的動力電池需求,頭部電池企業(yè)已將標(biāo)準(zhǔn)提升至鎳雜質(zhì)≤10ppm(部分車型配套的正極材料甚至要求≤5ppm)。
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半導(dǎo)體與電子信息領(lǐng)域:高純硫酸鈷用于芯片電鍍、電子元器件制造時(shí),對純度的要求達(dá)到“痕量級”。在14nm及以下先進(jìn)制程的超高純硫酸鈷,鎳雜質(zhì)含量需控制在1ppb-5ppb范圍內(nèi)。
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磁性材料與催化劑領(lǐng)域:高性能釤鈷永磁材料要求硫酸鈷中鎳雜質(zhì)≤20ppm;而用于精細(xì)化工合成的鈷基催化劑,鎳雜質(zhì)含量需≤30ppm。
這些嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)背后,是產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代與產(chǎn)品升級的必然趨勢。傳統(tǒng)除鎳工藝已難以勝任當(dāng)前要求,市場亟需新一代深度除鎳解決方案。
目前行業(yè)中常用的溶劑萃取法和常規(guī)吸附法在應(yīng)對“深度除鎳”的需求時(shí),均存在難以克服的局限性:
1
溶劑萃取法:能一定程度降低鎳含量,但萃取劑(如P204、P507)本身屬于油相物質(zhì),在攪拌萃取過程中易發(fā)生乳化現(xiàn)象,導(dǎo)致油相殘留于鈷液中。這些殘留油相不僅會污染后續(xù)工序的設(shè)備與原料,還會與鈣、鎂等金屬離子形成絡(luò)合物,引入新的雜質(zhì)。
2
常規(guī)吸附法:采用活性炭、常規(guī)陽離子交換樹脂與螯合樹脂時(shí),在高濃度硫酸鈷溶液的強(qiáng)酸性、高離子強(qiáng)度環(huán)境中,吸附材料易受鈷離子競爭干擾,對鎳離子的選擇性大幅下降,反而會吸附大量目標(biāo)產(chǎn)物鈷離子,造成鈷損失過高。
針對上述市場痛點(diǎn)與技術(shù)瓶頸,海普定向研發(fā)了高純硫酸鈷溶液深度除鎳的特種吸附材料及配套工藝技術(shù),顯著提升除鎳精度與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
圖1:HP686特種除鎳樹脂
HP686是一款以大孔結(jié)構(gòu)聚苯乙烯為骨架的功能樹脂,通過在骨架上引入特定功能基團(tuán),使其能與鎳離子形成穩(wěn)定配合物,進(jìn)而展現(xiàn)出優(yōu)異的選擇吸附性能。其吸附機(jī)制核心在于:特定功能基團(tuán)可與鎳離子構(gòu)建穩(wěn)定的螯合結(jié)構(gòu),這一獨(dú)特結(jié)構(gòu)不僅顯著提升了樹脂對鎳離子的吸附能力,更強(qiáng)化了其對鎳離子的選擇性(尤其在低pH條件下),從而高效實(shí)現(xiàn)鎳離子的靶向去除。
HP686高分子骨架內(nèi)外交聯(lián)均勻,吸附動力學(xué)優(yōu)異、吸附容量高、機(jī)械強(qiáng)度好。在pH=2左右的酸性料液中,仍可將有關(guān)重金屬高效去除,其對金屬離子吸附選擇性次序為:
Cu2+>Ni2+>UO22+>Fe3+>Zn2+>Co2+>Cd2+ >Fe2+>Mn2+。
工藝原理
特種吸附材料經(jīng)過分子設(shè)計(jì),其表面活性基團(tuán)對鎳離子具有較強(qiáng)的選擇性。當(dāng)硫酸鈷溶液通過填充吸附材料的固定床或流化床時(shí),溶液中的鎳離子會與吸附材料表面的活性基團(tuán)結(jié)合,形成穩(wěn)定的螯合物或離子鍵,被牢牢“捕獲”在材料表面;而鈷離子因與活性基團(tuán)親和力弱,幾乎不被吸附,隨溶液順利流出。待吸附材料飽和后,通過稀酸溶液進(jìn)行洗脫再生,可實(shí)現(xiàn)吸附材料的循環(huán)使用,同時(shí)回收高純度鎳鹽,實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。
圖2:工藝流程圖
核心優(yōu)勢
與傳統(tǒng)工藝相比,基于特種吸附材料的離子交換吸附工藝,在滿足“深度除鎳”需求上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢:
01
選擇性強(qiáng):
材料經(jīng)過特殊分子設(shè)計(jì)與功能化修飾,對Ni2+展現(xiàn)出較強(qiáng)的特異性識別與結(jié)合能力,即使在較高Co2+/Ni2+濃度比(>10000:1)的溶液中,仍能精準(zhǔn)、高效地捕獲鎳離子,實(shí)現(xiàn)“靶向”去除;
02
高吸附容量與穩(wěn)定性:材料具有發(fā)達(dá)的孔道結(jié)構(gòu)和豐富的活性位點(diǎn),在強(qiáng)酸性(pH<1.5)和高離子強(qiáng)度的硫酸鈷溶液中保持優(yōu)異的化學(xué)與機(jī)械穩(wěn)定性,吸附容量大,使用壽命長;
03
鈷損失率低:吸附材料對鈷離子的吸附率<0.5%,鈷回收率可穩(wěn)定在99.5%以上,大幅降低原材料損耗;
04
綠色環(huán)保:工藝無需使用有機(jī)溶劑,洗脫液可循環(huán)利用,廢水排放量減少80%以上,符合國家“雙碳”戰(zhàn)略與綠色工廠要求;
05
操作簡便:工藝流程短,可實(shí)現(xiàn)自動化連續(xù)運(yùn)行,設(shè)備占地面積小(僅為萃取工藝的1/3),且無需頻繁調(diào)整參數(shù),運(yùn)維成本低。
應(yīng)用場景
可用于鋰電正極材料、鋰電回收等生產(chǎn)過程中回收鎳、銅,料液純化;
可在酸性條件下(pH<2),吸附鎳、銅離子;
鈷電解液中去除鎳離子,純化電解液;
可在EDTA等強(qiáng)絡(luò)合劑料液中選擇性吸附鎳、銅等重金屬離子。
在追求性能的新能源材料時(shí)代,高純度是核心競爭力。我們提供的高純硫酸鈷深度除鎳特種吸附材料,憑借其較強(qiáng)的選擇性、深度的凈化效果、優(yōu)異的穩(wěn)定性和綠色環(huán)保的特性,成功突破了傳統(tǒng)除鎳工藝的技術(shù)壁壘。
該解決方案不僅能夠幫助客戶穩(wěn)定生產(chǎn)出符合國際頂級標(biāo)準(zhǔn)的高純硫酸鈷,提升產(chǎn)品附加值和市場競爭力,更能顯著降低綜合生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的雙贏。
選擇我們的深度除鎳技術(shù),就是選擇通往高純材料未來之路。攜手合作,共同推動新能源材料提純技術(shù)的進(jìn)步,為綠色能源的發(fā)展注入更高純度的“鈷”動力!