【论文链接】
https://doi.org/10.1007/s10311-022-01558-y
【作者单位】
汉阳大学等
【论文摘要】
电池对金属的需求不断增长，要求采用先进的方法分离矿物和电子废物中的金属混合物。特别是在锂离子电池的阴极中使用的镍和钴，其分离提取备受关注。在这里，我们开发了一种绿色离子液体，三己基（十四烷基）膦双环（2,4,4-三甲基戊基）膦酸盐，从HCl浸出的废锂离子电池溶液中选择性分离钴和镍。在离子液体浓度为0.8 mol/L、氯离子浓度为3.0 mol/L、平衡pH为5.0、温度为333 K、有机水相比为2/3的条件下，钴与镍的选择性萃取率可达99%以上。相应的钴-镍分离系数为1097。用2.0 mol/L H2SO4溶出可回收水相中的钴。
【实验方法】
除非另有说明，否则所有实验均在25 mL分液漏斗中使用10 mL体积的各相，在有机相与水相（O/A）的比例为1的条件下进行。平衡时间（10分钟）、温度（25±2 ℃）和相分离时间（15分钟）保持不变。平衡时间结束后，分别收集两相，并将加载的有机相用于汽提研究。然而，使用电感耦合等离子体原子发射光谱法分析萃取后的水相（萃余液）。此外，从钴负载的离子液体逆流萃取（CCE）产生的O/A比为2/3的反萃钴进行了研究。将不同浓度的H2SO4溶液与负载的有机相以O/A比1平衡10分钟。然后将两相沉降并在15分钟后分别收集，用于分析汽提溶液中的金属浓度和计算汽提效率。
【图文摘取】
【主要结论】
我们设计了一种选择性的萃取剂，通过与离子液体三己基（十四烷基）膦双环（2,4,4-三甲基戊基）膦酸盐的分裂-次膦酸盐络合来选择性萃取Co2+。发现该机制不同于本研究中使用的离子液体的阴离子交换机制的常见表现。该研究在有机相/水相比=2/3和平衡pH = 5.0的条件下，当使用0.8 mol/L-1离子液体在有机相时，在Co2+和Ni2+之间产生了1097的较高分离值，Co2+的萃取效率超过99%。萃取热力学得到的表观焓值为9.5 kJ·mol-1，表明离子液体与萃取相中的Co2+在球内配位进行吸热萃取。本研究有望应用于缓解从不同类型的原料中分离Co2+和Ni2+的挑战。
