本發明涉及鎳鈷鎂分離,具體而言,涉及一種離子液體萃取劑及其合成方法與應用。
背景技術:
1、三元鋰電前驅體原料主要包括鎳、鈷、錳、鋰。特別是鎳鈷資源,目前主要來源于紅土鎳礦和廢舊三元電池。從這些原料提取鎳鈷的同時,雜質鎂元素降低了后續硫酸鎳鈷溶液的純度。
2、目前現有技術中分離鎳鈷和鎂的方法成本較高,萃取劑損失大,萃取效果不理想。
3、鑒于此,特提出本發明。
技術實現思路
1、本發明的目的在于提供一種離子液體萃取劑及其合成方法與應用,以解決或改善上述技術問題。
2、本發明可這樣實現:
3、第一方面,本發明提供一種離子液體萃取劑,該離子液體萃取劑的結構通式為:其中,n取值為8~18,-cnh2n+1為烷基,r為烷基或環烷基。
4、第二方面,本發明提供一種如前述實施方式的離子液體萃取劑的合成方法,包括以下步驟:將羧酸類萃取劑、季銨鹽萃取劑以及堿性溶液混合,得到混合物;除去混合物中的鹽。
5、在可選的實施方式中,羧酸類萃取劑的結構通式為r-cooh,其中,r為烷基或環烷基。
6、在可選的實施方式中,羧酸類萃取劑包括bc196萃取劑、dy319萃取劑、versatic10萃取劑、cph88萃取劑、環烷酸萃取劑、脂肪酸萃取劑和叔碳酸萃取劑中的至少一種。
7、在可選的實施方式中,季銨鹽萃取劑的結構通式為:其中,n取值為8~18,-cnh2n+1為烷基。
8、在可選的實施方式中,合成包括以下特征中的至少一種:
9、特征1:羧酸類萃取劑、季銨鹽萃取劑和堿性溶液的摩爾比為1:1:1至1:1:1.3;其中,堿性溶液的濃度為10wt%~40wt%;
10、特征2:混合是于50℃~80℃的條件下進行3h~6h;
11、特征3:采用洗滌的方式除去混合物中的鹽。
12、在可選的實施方式中,洗滌所用的洗滌試劑為水。
13、在可選的實施方式中,洗滌試劑與混合物的體積比為1:1至5:1。
14、第三方面,本發明提供一種如前述實施方式的離子液體萃取劑的應用,例如用于分離鎳鈷和鎂。
15、第四方面,本發明提供一種分離鎳鈷和鎂的方法,包括以下步驟:將含前述實施方式的離子液體萃取劑的萃取有機相與待分離液混合后進行萃取,得到負載有機相;
16、將負載有機相進行洗滌,得到洗滌有機相;
17、將洗滌有機相進行反萃。
18、在可選的實施方式中,萃取包括以下特征中的至少一種:
19、特征4:萃取有機相由離子液體萃取劑與稀釋劑混合而得;
20、特征5:離子液體萃取劑在萃取有機相中的質量分數為5%~50%;
21、特征6:待分離液包括紅土鎳礦浸出液、氫氧化鎳鈷浸出液、三元電池粉浸出液以及提鎳鈷后的萃取液中的至少一種;
22、特征7:萃取有機相與待分離液的混合時間為5min~20min;
23、特征8:萃取有機相和待分離液的體積比為(1~10):(1~10)。
24、在可選的實施方式中,稀釋劑包括煤油、磺化煤油、甲苯、escaid?110、己烷、庚烷和十二烷中的至少一種。
25、在可選的實施方式中,洗滌包括以下特征中的至少一種:
26、特征9:洗滌所用的洗滌液為硫酸溶液;
27、特征10:洗滌時間為5min~20min;
28、特征11:負載有機相與洗滌所用的洗滌液的體積比為1:1至10:1。
29、在可選的實施方式中,作為洗滌液的硫酸溶液的濃度為0.1mol/l~1mol/l。
30、在可選的實施方式中,反萃包括以下特征中的至少一種:
31、特征12:反萃所用的反萃液為硫酸溶液;
32、特征13:反萃時間為5min~20min;
33、特征14:洗滌有機相與反萃所用的反萃液的體積比為1:1至10:1。
34、在可選的實施方式中,作為反萃液的硫酸溶液的濃度為2mol/l~4mol/l。
35、本發明的有益效果包括:
36、本發明提供的離子液體萃取劑較傳統萃取劑而言,在室溫環境中呈液態,難以揮發,對環境友好。并且,該離子液體萃取劑的結構具有較強的可設計性,同時其自身具有良好的穩定性,成本較低。該離子液體萃取劑在后續的循環使用過程中無需再進行皂化處理,極大地降低了堿的消耗。該離子液體萃取劑的合成方法簡單,易操作。所得的離子液體萃取劑尤其適用于鎳鈷與鎂的分離,具有萃取率高、分離效果好、有機試劑損失小等優勢,可獲得較高的分離效率和回收率。
1.一種離子液體萃取劑,其特征在于,所述離子液體萃取劑的結構通式為:其中,n取值為8~18,-cnh2n+1為烷基,r為烷基或環烷基。
2.一種如權利要求1所述的離子液體萃取劑的合成方法,其特征在于,包括以下步驟:將羧酸類萃取劑、季銨鹽萃取劑以及堿性溶液混合,得到混合物;除去所述混合物中的鹽。
3.根據權利要求2所述的合成方法,其特征在于,所述羧酸類萃取劑的結構通式為r-cooh,其中,r為烷基或環烷基;
4.根據權利要求2所述的合成方法,其特征在于,所述季銨鹽萃取劑的結構通式為:其中,n取值為8~18,-cnh2n+1為烷基。
5.根據權利要求2所述的合成方法,其特征在于,合成包括以下特征中的至少一種:
6.一種如權利要求1所述的離子液體萃取劑的應用,其特征在于,所述離子液體萃取劑用于分離鎳鈷和鎂。
7.一種分離鎳鈷和鎂的方法,其特征在于,包括以下步驟:將含權利要求1所述的離子液體萃取劑的萃取有機相與待分離液混合后進行萃取,得到負載有機相;
8.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,萃取包括以下特征中的至少一種:
9.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,洗滌包括以下特征中的至少一種:
10.根據權利要求7所述的方法,其特征在于,反萃包括以下特征中的至少一種: