一种萃取体系及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种萃取体系及其应用。所述的萃取体系包括如式(I)所示的化合物和改质剂；所述的如式(I)所示的化合物与所述的改质剂的摩尔比为0.2:1～5:1。当所述的萃取体系含有稀释剂时，所述的应用优选包括如下步骤：用所述的有机相萃取废旧电池湿法处理后的含锂溶液，得到负载锂离子的有机相即可。本发明专利技术的萃取过程回收率高，平衡时间短，易反萃，易操作，具有良好的实用性和经济性。通过本发明专利技术的萃取体系，可实现锂离子的快速、高效萃取，如实施例所示，锂的单级萃取回收率可达到89％，多级总回收率可达到99％。

【技术实现步骤摘要】
一种萃取体系及其应用
本专利技术涉及一种萃取体系及其应用。
技术介绍
锂元素具有最小的原子半径，是目前已知的最轻的金属，具有与许多其他金属元素不同的化学和物理性质，因此具有广泛的用途。锂及其化合物的应用涉及玻璃、陶瓷、医药、冶炼、制冷等多个领域。特别是在新能源领域，锂被誉为“能源元素”，锂元素作为锂电池的重要原料，全球需求量正以每年8～10％的速度快速增加。相应的，大量的废旧锂离子电池中的金属材料需要进行有效地回收利用。目前，废旧锂离子电池一般采用金属浸出、净化及萃取钴镍锰的湿法工艺进行回收处理。在萃取钴镍锰的过程中，绝大部分锂元素不会被萃取，而剩余在萃余液中。这些萃余液即为废旧电池含锂溶液，其具有锂浓度较低、杂质离子复杂(包含大量钠、钾、硫酸根和氯离子等)等特点。废旧电池处理过程中的含锂溶液、或者萃余液如直接排入废水系统，会造成锂资源的浪费，同时增大了废水处理的难度。目前回收锂的主要方法可分为沉淀法和萃取法两大类。由于该水相中锂浓度较低，不宜采用碳酸锂沉淀法进行锂的回收。相比较而言，萃取法回收锂更具优势。专利CN102031374采用2-乙基己基膦酸单-2-乙基己基酯作为萃取剂，将废旧电池处理液中镍和锂一同萃取至有机相，反萃后再用新癸酸萃取单一的镍元素到有机相，剩余母液可再沉淀得到碳酸锂。专利CN106129519采用TOPO-煤油萃取剂，从报废磷酸铁锂电池正极片的酸浸液中萃取锂，再经反萃剂反萃得锂溶液产品。专利CN102002595以酮类化合物、磷酸三丁酯与磺化煤油，对废旧电池湿法处理过程产生的含锂萃余液进行有效萃取。但是现有的这些萃锂体系还存在一些问题，包括萃取效率低、两相密度差小，难分相；反萃酸度过大，试剂消耗量大；有机相锂的负载量过小；萃取剂水溶性大，损耗多；设备腐蚀严重等。因此，亟需一种高效率、高选择性的萃取体系可用来萃取含锂溶液中的锂，尤其是废旧电池处理过程中的含锂溶液。
技术实现思路
本专利技术实际解决的技术问题是克服了从废旧电池含锂溶液中回收锂的现有方法中存在萃取效率低、反萃酸度大和有机相锂的负载量小的缺陷，提供了一种萃取体系及其应用。本专利技术的萃取体系在萃取应用中，具有萃取回收率高、萃取平衡时间快、产品纯度高的特点。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。本专利技术提供了一种萃取体系，其包括如式(I)所示的化合物和改质剂，所述的如式(I)所示的化合物与所述的改质剂的摩尔比为0.2:1～5:1：其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6独立地为氢、卤素(例如，氟、氯、溴或碘，又例如氯)、{其中Ra和Rb独立地为H或C1-4烷基(例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基)，Ra和Rb可以相同或不同}、硝基、羟基、吡啶基(例如，)、呋喃基(例如，)、噻唑基(例如，或者)、未取代或R1-1取代的苯基(所述的R1-1的个数可为一个或多个，当存在多个R1-1时，所述的R1-1相同或不同)、未取代或卤素(例如，氟、氯、溴或碘，又例如氟)取代的C1-16烷基(所述的C1-16烷基优选C1-3烷基或C8-11烷基，例如，4-乙基-1甲基辛基)、未取代或卤素(例如，氟、氯、溴或碘，又例如氟)取代的C1-16烯基；所述的R1-1为C1-6烷基(所述的C1-6烷基优选为C1-4烷基，例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基)或卤素(例如，氟、氯、溴或碘，又例如氯)；所述的改质剂为疏水性烷基锍盐、疏水性季铵盐和疏水性磷氧化合物中的一种或多种。所述的疏水性烷基锍盐的阳离子优选为Rc和Rd独立地为C8-10烷基(例如，辛基、壬基或癸基，又例如辛基或壬基)。所述的C8-10烷基优选为辛基或壬基。所述的疏水性烷基锍盐的阴离子可为本领域烷基锍盐常规的阴离子，优选为卤离子(例如，氟离子、氯离子、溴离子或碘离子，又例如氯离子或溴离子)。所述的疏水性烷基锍盐优选为氯化二辛基甲基锍盐和/或氯化二壬基甲基锍盐。所述的疏水性季铵盐的阳离子优选为Re为C1-4烷基(例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基)或C8-18烷基(优选C8-10烷基，例如，辛基、壬基或癸基)，Rf和Rg独立地为苄基、苯基或C8-18烷基(优选C8-12烷基，例如，辛基、壬基、癸基、十一烷基或十二烷基)。所述的疏水性季铵盐的阴离子可为本领域季铵盐常规的阴离子，优选为卤离子(例如，氟离子、氯离子、溴离子或碘离子，又例如氟离子)或硫酸根离子。所述的疏水性季铵盐中，当阴离子为卤离子时，中，所述的Re优选为甲基、辛基、壬基或癸基，所述的Rf和Rg独立优选为苄基、苯基、十二烷基、辛基、壬基、癸基或十八烷基。所述的疏水性季铵盐中，当阴离子为硫酸根时，中，所述的Re、Rf和Rg独立优选为C8-10烷基(例如，辛基、壬基或癸基)。所述的疏水性季铵盐可为疏水性烷基季铵盐，较佳地，所述的疏水性季铵盐为溴化双十烷基二甲基铵、氯化二甲基苄基苯基铵、三辛基甲基硫酸铵、氯化十二烷基二甲基苄基铵、氯化三辛基甲基铵、氯化三壬基甲基铵、氯化三癸基甲基铵、氯化二甲基二十八烷基)铵和三辛基甲基硫酸铵中的一种或多种。所述的疏水性磷氧化合物优选为和双磷酸酯类化合物中的一种或多种；所述的Rh为C1-4烷基(例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基)，所述的Ri和Rj独立地为C1-4烷基(例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基)或C1-4烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基、正氧丙基、异氧丙基、正丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基)；所述的Rk、Rl和Rm独立地为C8-10烷基(例如，正辛基、正壬基或正癸基)。所述的优选为磷酸三丁酯、丁基膦酸二丁酯和二丁基磷酸丁酯中的一种或多种。所述的优选为三辛基氧化膦。所述的双磷酸酯类化合物优选为甲撑四丁基双磷酸酯。所述的R1优选为氢、卤素或C1-16烷基。所述的R2优选为氢。所述的R3优选为氢、卤素或卤素取代的C1-16烷基。所述的R4优选为氢。所述的R5优选为氢。所述的R6优选为氢。在一些优选方案中，R2、R3、R4、R5和R6独立地为氢，R1为氢或C1-16烷基。所述的C1-16烷基优选正丙基或4-乙基-1-甲基辛基。在一些优选方案中，R2、R4、R5和R6独立地为氢，R1为氢或卤素，R3为卤素或卤素取代的C1-16烷基。所述的R1中的卤素优选为氯。所述的R3中的卤素优选为氯。所述的卤素取代的C1-16烷基优选为三氟甲基。所述的如式(I)所示的化合物优选下列任一化合物：所述的如式(I)所示的化合物与所述的改质剂的摩尔比优选为0.3:1～1.2:1，例如，0.8:1～1.2:1，0.6:1～0.9:1，0.8:1～1.2:1，0.3:1～0.6:1或0.8:1～1.2:1，又例如，1:1，0.75:1或4:9。在一优选实施例中，所述的如式(I)所示的化合物为8-羟基喹啉，改质剂为氯化二辛基甲基锍盐。所述的如式(I)所示的化合物与所述的改质剂的摩尔比优选为0.8:1～1.2:1，更优选为1:1。在一优选实施例中，所述的如式(I)所示的化合物为7-丙基-8-羟基喹啉，改质剂为氯化二壬基甲基锍盐。所述的如式(I)所示的化合物与所述的改质剂的摩尔比优选为0.6:1～0.9:1，更优选为0.75:1。在一优选实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种萃取体系，其特征在于，其包括如式(I)所示的化合物和改质剂；所述的如式(I)所示的化合物与所述的改质剂的摩尔比为0.2:1～5:1；

【技术特征摘要】
1.一种萃取体系，其特征在于，其包括如式(I)所示的化合物和改质剂；所述的如式(I)所示的化合物与所述的改质剂的摩尔比为0.2:1～5:1；其中，R1、R2、R3、R4、R5和R6独立地为氢、卤素、硝基、羟基、吡啶基、呋喃基、噻唑基、未取代或R1-1取代的苯基、未取代或卤素取代的C1-16烷基、未取代或卤素取代的C1-16烯基；所述的R1-1为C1-6烷基或卤素；其中Ra和Rb独立地为H或C1-4烷基；所述的改质剂为疏水性烷基锍盐、疏水性季铵盐和疏水性磷氧化合物中的一种或多种。2.如权利要求1所述的萃取体系，其特征在于，所述的R1为氢、卤素或C1-16烷基；和/或，所述的R2为氢；和/或，所述的R3为氢、卤素或卤素取代的C1-16烷基；和/或，所述的R4为氢；和/或，所述的R5为氢；和/或，所述的R6为氢。3.如权利要求1所述的萃取体系，其特征在于，所述Ra或Rb中，所述的C1-4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基；和/或，所述的吡啶基为和/或，所述的呋喃基为和/或，所述的噻唑基为或者和/或，所述的C1-16烷基为C1-3烷基或C8-11烷基；和/或，所述的C1-6烷基为C1-4烷基，例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基；和/或，所述的卤素取代的C1-16烷基中的卤素为氟、氯、溴或碘；和/或，所述的卤素取代的C1-16烯基中的卤素为氟、氯、溴或碘；和/或，当所述的R1-1为卤素时，所述的卤素为氟、氯、溴或碘；和/或，所述的疏水性烷基锍盐的阳离子为Rc和Rd独立地为C8-10烷基；和/或，所述的疏水性烷基锍盐的阴离子为卤离子；和/或，所述的疏水性季铵盐的阳离子为Re为C1-4烷基或C8-18烷基，Rf和Rg独立地为苄基、苯基或C8-18烷基；和/或，所述的疏水性季铵盐的阴离子为卤离子或硫酸根离子；和/或，所述的疏水性磷氧化合物为和双磷酸酯类化合物中的一种或多种；所述的Rh为C1-4烷基，所述的Ri和Rj独立地为C1-4烷基或C1-4烷氧基；所述的Rk、Rl和Rm独立地为C8-10烷基；和/或，所述的如式(I)所示的化合物与所述的改质剂的摩尔比为0.3:1～1.2:1，例如，0.8:1～1.2:1，0.6:1～0.9:1，0.8:1～1.2:1，0.3:1～0.6:1或0.8:1～1.2:1；和/或，所述的萃取体系为锂萃取体系。4.如权利要求3所述的萃取体系，其特征在于，所述Rc和Rd中，所述的C8-10为辛基或壬基；和/或，所述Re中，所述的C1-4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基；和/或，所述Re中，所述的C8-18烷基为C8-12烷基，例如，辛基、壬基、癸基、十一烷基或十二烷基；和/或，所述的疏水性季铵盐的阴离子中，所述的卤离子为氟离子、氯离子、溴离子或碘离子；和/或，所述的疏水性季铵盐的阴离子为卤离子时，中，Re为甲基、辛基、壬基或癸基，Rf和Rg独立地为苄基、苯基、十二烷基、辛基、壬基、癸基或十八烷基；和/或，中，当所述的Rh为C1-4烷基时，所述的C1-4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基；和/或，中，当所述的Ri和Rj独立地为C1-4烷基时，所述的C1-4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基；和/或，中，当所述的Ri和Rj独立地为C1-4烷氧基时，所述的C1-4烷氧基为甲氧基、乙氧基、正氧丙基、异氧丙基、正丁氧基、仲丁氧基或叔丁氧基；和/或，中，所述的C8-10烷基为正辛基、正壬基或正癸基。5.如权利要求1～4任一项所述的萃取体系，其特征在于，所述的如式(I)所示的化合物为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，张丽君，郑卫琴，胡金波，
申请(专利权)人：中国科学院上海有机化学研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31