本发明专利技术提供一种式(I)所示的离子液体及利用该离子液体作为萃取剂从过渡金属料液中分离杂质铝离子的方法。本发明专利技术所使用的离子液体萃取剂，对过渡金属溶液中的杂质铝离子有较好的选择性，可以较好的实现铝离子和过渡金属离子的分离。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于分离和萃取，具体涉及一种离子液体萃取剂及其制备方法和除杂应用。
技术介绍
1、锂离子电池(lib)具有能量密度高、循环寿命好、记忆效应低、自放电率低等优点，已广泛应用于便携式电子设备，如手机、数码相机、笔记本电脑和笔记本电脑等领域。由于这些优势，lib的潜在应用已扩展到电动汽车(ev)和混合动力电动汽车(hev)。预计未来lib的消费量将进一步增加。由于lib的平均使用寿命为1-3年，这种不断增长的消费产生了大量的废旧lib，废lib含有许多有毒物质，包括铜、钴和镍等重金属，以及有机化学物质，如作为电解质和隔膜。将用过的lib处理到垃圾填埋场可能使重金属渗入地下水，从而造成长期的环境影响。如果lib与一般固体废物一起被烧毁，就产生大量有毒气体等，例如hf，会污染大气。一些研究人员报告了lib潜在的影响，关乎于环境和人类健康。但是，如果对废lib中包含的大量金属物质回收，就有可能会成为重要的二次资源，起到解决自然资源短缺的作用。因此，以环保的方式回收废旧lib和电极废料已引起广泛关注。
2、尽管对于li的回收非常重要，但据研究统计，大约只有不足1％的锂会被回收利用。为实现li的回收，可以采用湿法冶金、火法冶金、生物冶金等技术处理废旧lib，这些研究方法都在过往的研究中有所报道。相比较其它技术而言，湿法冶金技术为回收废弃lib提供了新的思路，它不仅可以用来分离ree，对于锂的回收同样可行。废弃lib经过用酸浸出之后，可以采用湿法冶金技术进行分离和回收，比如采用常见的化学沉淀法，溶剂萃取法和吸附法。
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p>3、以上的lib回收只是基于理想的条件下，也就是说他们所用的料液实际上都是仅仅包含lib的活性材料，即仅包含li、ni、co、mn。但真正废弃的工业电池活性材料部分，不仅包含活性材料(li、ni、co、mn)，还包含来自集电器材料和电池外壳的杂质，如主要杂质al(iii)等。在电池废物回收价值链的每个步骤(预处理、湿法冶金处理、回收、煅烧和循环过程)中，杂质与活性电池金属的相互作用都会对回收的电池材料具有冶金和电化学影响。因此，研究当al(iii)存在的条件下，对lib中各种离子的回收的影响是十分有必要的。
技术实现思路
1、为改善上述技术问题，本专利技术提供了一种式(i)所示的离子液体：
2、
3、其中，r1、r2、r3、r4、r5相同或不同，彼此独立地选自c1-20烷基。
4、根据本专利技术的实施方案，r1选自c1-6烷基；如甲基。
5、根据本专利技术的实施方案，r2、r3、r4相同或不同，彼此独立地c6-20烷基；例如c8-12烷基；如正辛基。
6、根据本专利技术的实施方案，r5选自c6-20烷基；例如c8-12烷基；如正己基。
7、根据本专利技术的实施方案，所述离子液体结构如式(ii)所示，记为[n1888][phoa]，
8、
9、本专利技术还提供了所述离子液体的制备方法，包括如下步骤：将化合物i-1与化合物i-2混合后反应得到式(i)所示离子液体；
10、
11、其中，r1、r2、r3、r4、r5彼此独立地具有上文所述的定义，x选自卤素，如cl、br或i。
12、根据本专利技术的实施方案，所述反应可以在碱作用下进行，所述碱例如为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾；
13、根据本专利技术的实施方案，所述反应可以在溶剂作用下进行，所述溶剂可以为醇类溶剂，例如甲醇、乙醇、异丙醇。
14、根据本专利技术的实施方案，所述制备方法可以为将化合物i-2与所述碱在溶剂中混合后得到皂化的化合物i-2，再加入化合物i-1的溶液，得到式(i)所示离子液体。
15、本专利技术还提供所述离子液体作为萃取剂的应用。
16、本专利技术还提供一种离子液体萃取剂，包括式(i)所示离子液体和稀释剂。
17、根据本专利技术的实施方案，所述稀释剂选自煤油、甲苯、己烷、正庚烷中的至少一种。
18、根据本专利技术的实施方案，所述离子液体萃取剂的pka值为3～10，例如为2、2.5、3、4、4.2、4.4、4.42、4.44、4.46、4.48、4.5、4.6、4.8、5、6、7、8、9或10。
19、根据本专利技术的实施方案，所述离子液体萃取剂中，式(i)所示离子液体的浓度为0.01～0.07mol/l。
20、本专利技术还提供所述离子液体在过渡金属料液中除铝的应用，例如用于废弃电池的浸出液中除铝，如废弃锂电池的浸出液除铝。
21、根据本专利技术的实施方案，所述料液中包括al3+，还包括li+、ni2+、co2+、mn2+中的至少一种。
22、本专利技术还提供一种除铝的方法，包括将所述离子液体与所述过渡金属料液进行接触。
23、根据本专利技术的实施方案，所述接触为萃取。
24、本专利技术还提供一种萃取方法，具体为从过渡金属料液中萃取杂质铝离子的方法，所述萃取方法包括以下步骤：
25、将过渡金属料液(水相)和所述离子液体萃取剂(有机相)混合萃取，萃取后的混合溶液经过分相，得到负载铝离子的有机相萃取层以及包含过渡金属离子的水相萃取层。
26、根据本专利技术的实施方案，所述过渡金属料液中，al3+的浓度小于等于0.04mol/l，例如为0.014mol/l。
27、根据本专利技术的实施方案，所述过渡金属料液的ph值为1～5，示例性地为2、2.5、3、4。
28、根据本专利技术的实施方案，所述混合萃取包括：将所述过渡金属料液和所述离子液体萃取剂混合、震荡后，经离心后分相。具体地，震荡时间为30min～60min，例如为40min～50min。
29、根据本专利技术的实施方案，所述过渡金属料液和所述离子液体萃取剂的体积比为1:3～3:1，例如为1:3、1:2、1:1、2:1或3:1。
30、根据本专利技术的实施方案，所述混合萃取的温度是20～60℃，例如为25～50℃，示例性地为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、60℃或70℃。
31、根据本专利技术的实施方案，所述有机相萃取层和水相萃取层中铝离子的浓度比大于等于3:1，例如为3:1～5:1，还例如为3:1～4:1。
32、根据本专利技术的实施方案，所述萃取方法还包括将有机相萃取层用反萃液进行反萃取的步骤，将al3+从有机相萃取层中去除掉。
33、根据本专利技术的实施方案，所述反萃取包括：使用反萃液对有机相萃取层进行反萃取，任选地，所述反萃取的次数为1～2次。
34、根据本专利技术的实施方案，所述反萃液为低浓度无机酸，例如为稀硫酸。示例性地，所述反萃液中，h+的浓度为0.4～0.8mol/l，例如为0.6mol/l。
35、根据本专利技术的实施方案，所述反萃取的时间为10min～60min，例如为20min。
36、根据本专利技术的实施方案，所述有机相萃取层经过反萃后本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种式(I)所示的离子液体：
2.根据权利要求1所述的离子液体，其特征在于，R1选自C1-6烷基；如甲基；
3.根据权利要求1或2所述的离子液体，其特征在于，所述离子液体结构如式(II)所示，
4.权利要求1-3任一项所述离子液体的制备方法，包括如下步骤：将化合物I-1与化合物I-2混合后反应得到式(I)所示离子液体；
5.权利要求1-3任一项所述离子液体作为萃取剂的应用。
6.一种离子液体萃取剂，包括权利要求1-3任一项所述离子液体和稀释剂；
7.一种从过渡金属料液中萃取杂质铝离子的方法，所述萃取方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述过渡金属料液中，Al3+的浓度小于等于0.04mol/L，例如为0.014mol/L。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述过渡金属料液和所述离子液体萃取剂的体积比为1:3～3:1；
10.根据权利要求7所述的方法还包括反萃，所述反萃包括：使用反萃液对有机相萃取层进行反萃取；
【技术特征摘要】
1.一种式(i)所示的离子液体：
2.根据权利要求1所述的离子液体，其特征在于，r1选自c1-6烷基；如甲基；
3.根据权利要求1或2所述的离子液体，其特征在于，所述离子液体结构如式(ii)所示，
4.权利要求1-3任一项所述离子液体的制备方法，包括如下步骤：将化合物i-1与化合物i-2混合后反应得到式(i)所示离子液体；
5.权利要求1-3任一项所述离子液体作为萃取剂的应用。
6.一种离子液体萃取剂，包括权利要求1-3...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓琦，于高杉，张鹤鹏，
申请(专利权)人：厦门稀土材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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