【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池回收，具体涉及利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法。
技术介绍
1、随着锂离子电池技术的日益成熟，电动汽车领域和新能源方向得到了飞速发展，与此同时将会产生大量的废旧锂离子电池。如果对这些废旧电池直接进行报废处理，不可避免地会造成巨大的资源浪费并对环境造成严重污染。锂金属作为“能源金属”，被许多国家视为推动世界发展的重要战略资源。我国虽然锂资源丰富但禀赋不佳，因此，开展废旧锂离子电池中高效地提取锂元素，是促进能源循环发展的必然趋势，具有重要的战略意义和应用价值。
2、湿法冶金工艺成本低、能耗低且具有很高的金属浸出率和回收产品纯度，是萃取分离金属最为高效的工艺之一。湿法冶金方法在回收废旧锂离子电池中具有良好的应用价值，但是湿法工艺面临着流程过于复杂，产生大量废水等问题。与此同时，人们越来越关注于环境保护问题，期望使用绿色可回收的试剂来替代传统试剂，实现既环保又高效的回收有价金属。
3、溶剂萃取工艺是一种基于液体的分离技术，其作为湿法工艺的关键技术，被广泛应用于水相中金属离子的回收、分离和纯化。离子液体因具有良好的溶解性、较好的热稳定性和化学稳定性、无饱和蒸汽压、很高的离子强度和良好的流动性且结构可设计等特点，被视为传统挥发性有机溶剂的最理想替代品，其在分离领域备受研究者的关注，尤其在萃取分离方面。
4、近年来，离子液体作为萃取剂分离金属离子得到了快速的发展。离子液体中阴阳离子结构直接影响着其性质。通过调变阳离子的取代基链长、位置或引入具有特殊结构性质的官能团等，获得具
5、本专利技术立足于废旧锂离子电池正极材料中锂的资源化利用，围绕如何提高锂资源回收率，减少二次污染设计制备了具有配位作用的功能性离子液体优先从废旧三元材料中提取锂的可持续的绿色方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种制备羧基功能化离子液体选择性萃取废旧三元材料中锂的方法，设计制备高选择性的功能化离子液体萃取剂，探索其循环再利用性能，为锂资源补给提供一条有效的途径。
6、针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，用于解决现有技术中如何提高锂资源回收率，减少二次污染设计制备了具有配位作用的功能性离子液体优先从废旧三元材料中提取锂的可持续的绿色方法的技术问题。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，包括以下步骤：
4、s1、将萃取剂与磷酸三丁酯混合均匀，得到羧基功能化离子液体；
5、s2、将废旧三元正极材料粉碎成粉末状态后与浸出液加入到混合容器中搅拌，浸出液的温度升高至60-90℃，保温搅拌2-3h，后处理得到提取液；
6、s3、将提取液和羧基功能化离子液体加入到萃取容器中，室温下搅拌30-50min，静置分液，乳化层使用离心机加速分离，得到萃取水相与萃取有机相；
7、s4、重复步骤s4，对萃取水相进行三次萃取分离，合并萃取有机相，得到萃取溶液；
8、s5、将萃取溶液与洗脱溶液加入到混合容器中搅拌，室温下搅拌反应60-80min，后处理得到回收碳酸锂和再生羧基功能化离子液体。
9、进一步的，步骤s1中萃取剂与磷酸三丁酯的体积比为1ml:3-5ml。
10、进一步的，所述萃取剂的制备方法为：将(3-羧丙基)三甲基氯化铵、纯化水加入到反应容器中搅拌，反应容器温度升高至45-55℃，向反应容器中缓慢加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂悬浮液，加入完毕，保温搅拌4-5h，后处理得到萃取剂。
11、进一步的，所述(3-羧丙基)三甲基氯化铵和双三氟甲烷磺酰亚胺锂的摩尔比为1:1，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂悬浮液由双三氟甲烷磺酰亚胺锂和纯化水按用量比1g:10ml组成，所述(3-羧丙基)三甲基氯化铵和纯化水的用量比为1g:5ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，静置分液，分去下层水相，有机相与乙酸乙酯按体积比1ml:4ml混合均匀，得到混合液，混合液用纯化水洗涤至水相中滴加硝酸银溶液无沉淀物产生，有机相用无水硫酸钠干燥4-6h，使用旋转蒸发器，设置水浴温度为60-70℃，减压蒸除乙酸乙酯，得到萃取剂。
12、进一步的，步骤s2中浸出液由1-3mol/l硫酸和10wt％双氧水溶液按用量比2-5ml:1ml组成，所述废旧三元正极材料和浸出液的用量比为100g:3-5l，所述后处理操作包括：反应完成之后，浸出液温度降低至室温，抽滤，滤饼用少量纯化水淋洗后抽干，合并滤液，得到提取液。
13、进一步的，步骤s3中提取液和羧基功能化离子液体的用量比为1-2ml:1ml，所述离心机转速设置为5000-8000r/min，离心时间为5-10min。
14、进一步的，步骤s5中萃取溶液与洗脱溶液的用量比为2ml:3ml，所述洗脱溶液由碳酸氢钠、碳酸钠和纯化水按用量比2g:1g:15ml组成，所述后处理操作包括：搅拌完成之后，静置，分液，分出上层有机相，得到再生羧基功能化离子液体，水相转移到反应容器中，反应容器温度升高至70-80℃，保温处理至水相ph降低至7-8，水相温度降低至20-25℃，抽滤，滤饼用纯化水淋洗后抽干，滤饼转移到温度为70-80℃的干燥箱中干燥至恒重，得到回收碳酸锂。
15、本专利技术具备下述有益效果：
16、本专利技术通过硫酸/双氧水混合体系对废弃三元正极材料进行酸性氧化浸出，将三元正极材料中的锂以离子的形式提取到提取液中；通过(3-羧丙基)三甲基氯化铵、双三氟甲烷磺酰亚胺锂发生水解络合反应，制备得到萃取剂，通过将萃取剂与磷酸三丁酯进行混合，制备得到羧基功能化离子液体，通过在离子液体阳离子结构中引入了具有配位作用的羧基官能团与锂离子之间的强配位作用来实现对锂离子的选择性吸附，使其在溶液中得到吸附和富集，通过调整羧基功能化离子液体的结构和配位基团的性质，提高其对锂离子的选择性吸附效果，相对于传统萃取剂，该功羧基功能化离子液体萃取剂萃取效率高，萃取条件温和，无需经过皂化反应，减少了从废旧三元材料中提取锂产生二次污染；并且通过洗脱溶液对羧基功能化离子液体吸附的锂离子进行洗脱的同时，能够对羧基功能化离子液体进行活化再生，羧基功能化离子液体在循环使用过程中，对锂离子的选择性回收和吸附回收率方向上表现出稳定的保有量，废弃三元正极材料中锂离子的回收效率提升到96.6％，回收碳酸锂的含量达到99.6％。
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1.利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，步骤S1中萃取剂与磷酸三丁酯的体积比为1mL:3-5mL。
3.根据权利要求1所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，所述萃取剂的制备方法为：将(3-羧丙基)三甲基氯化铵、纯化水加入到反应容器中搅拌，反应容器温度升高至45-55℃，向反应容器中缓慢加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂悬浮液，加入完毕，保温搅拌4-5h，后处理得到萃取剂。
4.根据权利要求3所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，所述(3-羧丙基)三甲基氯化铵和双三氟甲烷磺酰亚胺锂的摩尔比为1:1，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂悬浮液由双三氟甲烷磺酰亚胺锂和纯化水按用量比1g:10mL组成，所述(3-羧丙基)三甲基氯化铵和纯化水的用量比为1g:5mL，所述后处理操作包括：反应完成之后，静置分液，分去下层水相，有机相与乙酸乙酯按体积比1mL:4mL混合均匀，得到混合液，混合液用纯
5.根据权利要求1所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，步骤S2中浸出液由1-3mol/L硫酸和10wt％双氧水溶液按用量比2-5mL:1mL组成，所述废旧三元正极材料和浸出液的用量比为100g:3-5L，所述后处理操作包括：反应完成之后，浸出液温度降低至室温，抽滤，滤饼用少量纯化水淋洗后抽干，合并滤液，得到提取液。
6.根据权利要求1所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，步骤S3中提取液和羧基功能化离子液体的用量比为1-2mL:1mL，所述离心机转速设置为5000-8000r/min，离心时间为5-10min。
7.根据权利要求1所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，步骤S5中萃取溶液与洗脱溶液的用量比为2mL:3mL，所述洗脱溶液由碳酸氢钠、碳酸钠和纯化水按用量比2g:1g:15mL组成，所述后处理操作包括：搅拌完成之后，静置，分液，分出上层有机相，得到再生羧基功能化离子液体，水相转移到反应容器中，反应容器温度升高至70-80℃，保温处理至水相pH降低至7-8，水相温度降低至20-25℃，抽滤，滤饼用纯化水淋洗后抽干，滤饼转移到温度为70-80℃的干燥箱中干燥至恒重，得到回收碳酸锂。
...【技术特征摘要】
1.利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，步骤s1中萃取剂与磷酸三丁酯的体积比为1ml:3-5ml。
3.根据权利要求1所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，所述萃取剂的制备方法为：将(3-羧丙基)三甲基氯化铵、纯化水加入到反应容器中搅拌，反应容器温度升高至45-55℃，向反应容器中缓慢加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂悬浮液，加入完毕，保温搅拌4-5h，后处理得到萃取剂。
4.根据权利要求3所述的利用羧基功能化离子液体从废旧三元材料提取锂的方法，其特征在于，所述(3-羧丙基)三甲基氯化铵和双三氟甲烷磺酰亚胺锂的摩尔比为1:1，所述双三氟甲烷磺酰亚胺锂悬浮液由双三氟甲烷磺酰亚胺锂和纯化水按用量比1g:10ml组成，所述(3-羧丙基)三甲基氯化铵和纯化水的用量比为1g:5ml，所述后处理操作包括：反应完成之后，静置分液，分去下层水相，有机相与乙酸乙酯按体积比1ml:4ml混合均匀，得到混合液，混合液用纯化水洗涤至水相中滴加硝酸银溶液无沉淀物产生，有机相用无水硫酸钠干燥4-6h，使用旋转蒸发器，设置水浴温度为60-70℃，减压蒸除乙酸乙酯，得到萃...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕从江，石俊峰，叶明刚，辛国伟，王振涛，李旭阳，
申请(专利权)人：山东美多科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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