CN117721323A - 一种新型疏水性低共熔溶剂从水溶液中萃取钴的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型疏水性低共熔溶剂从水溶液中萃取钴的工艺。该工艺合成的萃取有机相主要是三种不同疏水性低共熔溶剂。其中，所述低共熔溶剂由二(2‑乙基己基)磷酸酯和正丁醇按照摩尔比为2，1，0.5混合而成。以模拟的废旧锂离子电池浸出液为萃取水相，萃取水相中含有CoCl2·6H2O,NiCl2·6H2O与LiCl；向所述萃取水相中加入H2SO4以调节水相的pH，将所述萃取有机相与所述水相按照体积比为1:2～5:2充分混合后静置，并进行相分离，得到富含钴的有机相和含少量钴的水相。该方法具有能耗低，工艺简单，钴的萃取效率高等优点，所采用的萃取剂疏水性低共熔溶剂价格低廉，制备方法简单，无毒且环保。
Description
【技术领域】
本发明属于萃取化学、化工纯化与分离过程领域，具体来讲，涉及一种新型低共熔溶剂从水溶液中萃取钴的方法。
【背景技术】
随着科学技术的快速发展，锂离子电池由于其高能量密度、长寿命、低自放电率、轻量化等优点，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能等多个领域。随着锂离子电池的大量使用，也产生了大量新型复杂的废物，这些废物只有一小部分被回收利用,既浪费资源又污染环境，因此，回收这些废旧的锂离子电池具有非常大的价值。
钴作为锂离子电池正极材料的重要组成部分，具有非常高的回收价值，回收锂离子电池中的钴不仅可以有效缓解钴资源短缺的问题，而且还可以减轻环境污染，适应可持续发展的要求。
对于钴的提取方法，溶剂萃取法因萃取效率高，操作简便等优点成为研究热点，由于这些显著的优点，溶剂萃取法逐渐的被应用于锂的提取技术中，且逐渐成为最有前途的技术之一。目前，常用的萃取剂有机溶剂和离子液体，然而萃取过程中存在有机相腐蚀设备，萃取后存在相分离困难，污染强等问题，不利于工业的应用。
【发明内容】
为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种从模拟锂电池浸出液中萃取钴的方法，该方法使用疏水性低共熔溶剂为萃取剂，不仅解决了有机溶剂对设备带来的腐蚀问题，更解决了萃取后相分离困难和有机溶剂溶于水带来的环境污染问题。
[技术方案]
本发明针对从锂电池浸出液中提取钴存在的问题，提出了一种绿色低共熔溶剂萃取钴的方法，不仅达到了分离提纯的目的，而且工艺更加清洁环保，钴的单次萃取效率达到95％以上。
本发明是通过下述技术方案实现的。
一种疏水性低共熔溶剂从水溶液中萃取钴的方法，包括以下步骤：(1)合成萃取有机相，所述萃取有机相主要是3种不同疏水性低共熔溶剂；其中，所述疏水性低共熔溶剂由二-(2-乙基己基)磷酸酯和正丁醇按照摩尔比为2，1，0.5混合而成。(2)以模拟的锂电池浸出液为萃取水相；萃取水相中含有LiCl,CoCl2·6H2O,NiCl2·6H2O；(3)向所述萃取水相中加入H2SO4以调节水相的pH；其中，具体的pH的范围为1～5；(4)将所述萃取有机相与所述水相按照体积比为1:2～5:2充分混合后静置，并进行相分离，得到富含钴的有机相和含少量钴的水相。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：所述萃取有机相由疏水性低共熔溶剂组成。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：所述萃取剂由二(2-乙基己基)磷酸酯和正丁醇在353.15K下合成。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：氢键受体和氢键供体的摩尔比为0.5，1，2。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取过程中萃取温度为298.15K。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取过程中搅拌速率为120rpm～780rpm。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取过程中萃取时间为1min～10min。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：LiCl、CoCl2·6H2O与NiCl2·6H2O的质量浓度分别为3.6g·L-1、4.8g·L-1和4.8g·L-1。
根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取有机相和所述水相的体积比为1:2～5:2。
[有益效果]
本发明与现有技术相比，主要有以下有益效果：
(1)采用该方法从废旧锂电池浸出液中萃取钴，得到高纯度钴，解决了从锂电池浸出液中回收钴困难的问题。
(2)该方法具有工艺简单，投资设备少，萃取的钴纯度高等优点，所采用的萃取剂为低共熔溶剂，具有制备简单、成本较低、易于回收、化学热稳定性好、绿色无污染的优点。
(3)该方法中采用的低共熔溶剂为萃取剂挥发性小，减少了萃取剂的损失，避免了溶于水资源造成环境污染问题，此外，萃取剂易于回收利用且制备方法简单，降低了萃取成本。
【附图说明】
图1是本发明疏水性低共熔溶剂从水溶液中萃取钴的工艺流程图。
【具体实施方式】
实施例1：
将配制好已知浓度的模拟锂电池浸出液加入一定量的硫酸，调节体系的pH值。将所需有机相与水相充分混合，用磁力搅拌器在560rpm下震荡几分钟，在6分钟或更少的时间足以达到平衡。用带有长针的注射器从离心管底部仔细吸取一定量水样，稀释到25ml，采用原子吸收分光光度计(AAS)测定水相中金属浓度。由二(2-乙基己基)磷酸酯和正丁醇以摩尔比为1：2组成的低共熔溶剂在pH为5下，钴萃取效率为91.38％。
实施例2：
将配制好已知浓度的模拟锂电池浸出液，调节水溶液pH为5，将所需有机相与水相体积比2：1充分混合。用磁力搅拌器震荡1min～10min，在萃取达到平衡后。用带有长针的注射器从离心管底部仔细吸取一定量水样，稀释到25ml，采用原子吸收分光光度计(AAS)测定水相中金属浓度。萃取搅拌速率为560rpm，萃取时间为6min，钴的单次萃取效率为93.71％。
实施例3：
将配制完成的模拟锂电池浸出液，调节水溶液pH为5，将所需有机相与水相以不同体积比1:2～5:2充分混合。用磁力搅拌器在560rpm下震荡6分钟，在萃取达到平衡之后。用带有长针的注射器从离心管底部仔细吸取一定量水样，稀释到25ml，采用原子吸收分光光度计(AAS)测定水相中金属浓度。有机相和水相体积比为2：1，钴的单次萃取效率为95.64％。
Claims (8)
1.一种新型疏水性低共熔溶剂从水溶液中萃取钴的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)合成萃取有机相，所述萃取有机相主要是三种不同疏水性低共熔溶剂；其中，所述疏水性低共熔溶剂由二(2-乙基己基)磷酸酯和正丁醇按照摩尔比为2，1，0.5混合而成。
(2)以模拟的废旧锂离子电池浸出液为萃取水相；萃取水相中含有LiCl，CoCl2·6H2O,NiCl2·6H2O。
(3)向所述萃取水相中加入H2SO4以调节水相的pH；其中，具体的pH的范围为1～5；
(4)将所述萃取有机相与所述水相按照体积比为1:2～5:2充分混合后静置，并进行相分离，得到富含钴的有机相和含少量钴的水相。
2.根据权利要求1所述的从模拟废旧锂离子电池浸出液萃取钴的方法，其特征在于，所述萃取剂由二(2-乙基己基)磷酸酯和正丁醇在353.15K下合成。
3.根据权利要求1所述的从模拟废旧锂离子电池浸出液萃取钴的方法，其特征在于，所述二(2-乙基己基)磷酸酯和正丁醇摩尔比为2，1，0.5。
4.根据权利要求1所述的从模拟锂离子电池浸出液中萃取钴的方法，其特征在于，在萃取过程中萃取温度为298.15K。
5.根据权利要求1所述的从模拟废旧锂离子电池浸出液萃取钴的方法，其特征在于，在所述萃取过程中搅拌速率为120rpm～780rpm。
6.根据权利要求1所述的从模拟废旧锂离子电池浸出液萃取钴的方法，其特征在于，在所述萃取过程中萃取时间为1min～10min。
7.根据权利要求1所述的从模拟废旧锂离子电池浸出液萃取钴的方法，其特征在于，在所述模拟废旧锂离子电池浸出液中，LiCl、CoCl2·6H2O与NiCl2·6H2O的质量浓度分别为3.6g·L-1、4.8g·L-1和4.8g·L-1。
8.根据权利要求1所述的从模拟废旧锂离子电池浸出液萃取钴的方法，其特征在于，所述萃取有机相和所述水相的体积比为1:2～5:2。
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