一种利用有机酸非皂化萃取分离镍钴离子的方法和用途技术

本发明专利技术属于化工分离领域，具体涉及一种利用有机酸非皂化萃取分离镍钴离子的方法和用途。所述方法为：步骤A、将含镍离子和钴离子的初始水溶液和有机酸混合，然后调节pH为1～5，得到待分离混合物；步骤B、将含萃取剂的有机混合物与待分离混合物混合、振荡、静置分层，分离得到有机相和水相，其中所述有机相内含有钴离子，所述水相中含有镍离子，即实现了镍离子和钴离子分离。本发明专利技术首次提供了一种利用有机酸非皂化萃取分离镍钴离子的方法，意外发现，在萃取体系中，加入有机酸可以增大钴和镍各自的萃取效率，且能明显增大了钴和镍的分离系数。且能明显增大了钴和镍的分离系数。且能明显增大了钴和镍的分离系数。

【技术实现步骤摘要】
一种利用有机酸非皂化萃取分离镍钴离子的方法和用途


[0001]本专利技术属于化工分离领域，具体涉及一种利用有机酸非皂化萃取分离镍钴离子的方法和用途。

技术介绍

[0002]通常情况下，由于Ni、Co的化学性质相似，它们之间的分离系数很小，导致分离和提纯困难。目前工业上镍钴元素的分离工艺和方法较多。其中溶剂萃取法因其简单、快速、收率高，并在工业上广泛使用，有机磷酸包括P204,P507,Cyanex 272，在工业过程中通常被用作萃取剂。镍和钴分离的萃取机制可以用公式(1)表示，其中HA代表萃取剂C272。分布规律如公式(2)所示，其中D是分布比率，K是萃取常数。很明显，由于萃取过程会不断释放H
+
，因此水溶液的酸度不断提高，高酸度将导致M
2+
(M
‑
Ni,Co)提取效率的下降。因此，通常用NH3‑
H2O、NaOH或Ca(OH)2对萃取剂进行皂化，以提高pH值，降低高酸度对萃取过程的影响。然而采用NaOH作为皂化剂的成本相对较高并且会导致萃余液中的盐含量过高，排放到环境中会造成盐碱化程度加重,对环境造成严重污染。
[0003]M
2+
+2HA
→
MA2+2H
+
(M
2+
‑
Ni
2+
,Co
2+
)——eq1
[0004]lgD＝lgK+2lg[HA]‑
2lg[H
+
]——eq2
[0005]针对上述皂化污染问题，有必要寻找一种合适的非皂化分离镍钴的方法来取代现有的皂化体系。为了取代皂化体系，早期已经进行了大量的协同萃取工作。例如，专利CN1824814专利技术了一种采用酸性有机磷酸萃取剂的2
‑
3种混合在一起形成萃取剂在硝酸稀土溶液中萃取分离稀土元素。利用该方法能够提升了镍钴的分离效果，整个过程无需对萃取剂进行皂化处理，因此萃取过程中不会产生废水。但是该方法仅仅是利用了萃取剂之间的一种协同作用来提升镍钴的萃取效率。并没有能够起到调节水相pH的作用，因此萃取剂在电离过程中酸度依旧变化，因此没有解决酸度对萃取的影响。专利CN104513906A也是采用协同萃取分离的方法来分离金属元素，主要是利用磷酸萃取剂(P204,P507)和碱性萃取剂(N1923,N179,N116)按比例混合后形成协同萃取剂，尽管能够实现非皂化萃取。但是萃取过程需要不断加入萃取剂，成本较高。专利CN101709392A专利技术了一种通过稀释水相的方法减低水溶液中氢离子浓度的方法，尽管可以降低生产成本，但是当加入大量水之后金属溶液的浓度也显著降低，使得萃取效率大大降低。因此寻求一种更为经济以及能够在现有萃取体系下进行改造的方法具有较好的前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术第一方面提供一种利用有机酸非皂化萃取分离镍钴离子的方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]步骤A、将含镍离子和钴离子的初始水溶液和有机酸混合，然后调节pH为1～5，得到待分离混合物；
[0008]步骤B、将含萃取剂的有机混合物与待分离混合物混合、振荡、静置分层，分离得到
有机相和水相，其中所述有机相内含有钴离子，所述水相中含有镍离子，即将镍离子和钴离子分离。
[0009]优选地，步骤B中，所述含萃取剂的有机混合物为：有机磷酸萃取剂二(2,4,4
‑
三甲基戊基)次膦酸(C272)和磺化煤油体积比为3:7的混合物。
[0010]优选地，步骤A中，所述含镍离子和钴离子的初始水溶液中，镍离子浓度为0～2mol/L，钴离子浓度为0～2mol/L。
[0011]具体的，例如镍离子浓度可选择为0.001、0.01、0.1、0.5、1、1.5或2mol/L，钴离子浓度可选择为0.001、0.01、0.1、0.5、1、1.5或2mol/L。
[0012]优选地，步骤A中，所述待分离混合物中，有机酸的浓度为0～1mol/L，具体可选择0.025、0.05、0.075、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1mol/L。
[0013]优选地，步骤B中，含萃取剂的有机混合物与待分离混合物的体积比为1：1～5：1。例如，含萃取剂的有机混合物与待分离混合物的体积比为1：1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1或5：1。
[0014]优选地，所述有机酸选自：α
‑
羟基羧酸，α
‑
羟基丙酸，α
‑
羟基
‑
α
‑
甲基丙酸，α
‑
羟基α
‑
甲基丁酸，α
‑
羟基
‑
α
‑
甲基戊酸，α
‑
羟基
‑
α,γ
‑
二甲基戊酸和α
‑
羟基
‑
α
‑
已基丁酸中的一种或几种。
[0015]优选地，将步骤B得到的有机相加入硫酸，得到含钴离子的反萃液和油相，然后通过沉淀和煅烧处理反萃液，得到氧化钴。
[0016]沉淀处理：在反萃液中加入碱，例如NaOH。
[0017]优选地，所述水相中还含有有机酸；将步骤B得到的水相加入硫酸，调节pH小于1，然后再加入磷酸三丁酯(TBP)和煤油的混合物，得到含镍离子的萃余液和含有机酸的负载有机相，然后通过沉淀和煅烧处理萃余液，得到氧化镍。
[0018]沉淀处理：在反萃液中加入碱，例如NaOH。
[0019]优选地，将含有机酸的负载有机相加入水，反萃3～8次，得到有机酸回收利用。
[0020]本专利技术第二方面提供第一方面所述的方法用于增强镍离子和钴离子的萃取效率和增强镍离子和钴离子的分离系数的用途。
[0021]相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1、本专利技术首次提供了一种利用有机酸非皂化萃取分离镍钴离子的方法，意外发现，在萃取体系中，加入有机酸可以增大钴和镍各自的萃取效率，且能明显增大了钴和镍的分离系数。本专利技术其原因是：1、有机酸和两种离子的络合作用使得两种金属离子的活性差异增大，增大分离系数。2、有机酸和有机磷酸萃取剂电离的氢离子结合，具有缓冲氢离子的作用，因此，有机酸离子可防止水溶液的酸度急剧增加，从而改善镍钴元素的提取性能。
[0023]2、本专利技术的有机酸可以通过反萃提取出，实现循环利用，使得生产成本降低。
[0024]3、皂化过程存在有环境污染以及成本高的问题，该过程不需要使用皂化剂，使得生产成本增加，省略了皂化处理过程，省去了皂化投资设备，减少了环境污染，有利于生产过程控制和管理。
附图说明
[0025]图1为实施例1的方法流程图。
具体实施方式
[0026]下面对本专利技术通过实施例作进一步说明，但不仅限于本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用有机酸非皂化萃取分离镍钴离子的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤A、将含镍离子和钴离子的初始水溶液和有机酸混合，然后调节pH为1～5，得到待分离混合物；步骤B、将含萃取剂的有机混合物与待分离混合物混合、振荡、静置分层，分离得到有机相和水相，其中所述有机相内含有钴离子，所述水相中含有镍离子，即实现了镍离子和钴离子分离。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中，所述含萃取剂的有机混合物为：有机磷酸萃取剂二(2,4,4
‑
三甲基戊基)次膦酸和磺化煤油体积比为3:7的混合物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述含镍离子和钴离子的初始水溶液中，镍离子浓度为0～2mol/L，钴离子浓度为0～2mol/L。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A中，所述待分离混合物中，有机酸的浓度为0～1mol/L。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B中，含萃取剂的有机混合物与待分离混合物的体积比为1:1～5:1。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机酸选自：α
‑
羟基羧酸，α
‑
羟基丙酸，α
‑
羟基

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宏斌，宁朋歌，袁岭，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：