对特辛基苯氧基乙酸萃取—沉淀剂在金属分离中的应用研究

作     者：张鹤鹏 

作者单位：江西理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈金清;孙晓琦

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 080601[工学-冶金物理化学] 

主      题：萃取-沉淀法 溶度积常数 分离 富集 含铜废水 锂电池浸出液 

摘      要：萃取-沉淀法是一种新型的分离技术,在稀土离子的富集分离、富集转型以及稀土行业工业废水的处理中展现了工业化的潜力。与传统的化学沉淀法或溶剂萃取法相比,萃取-沉淀法具有高效,沉淀物颗粒大、易于沉降,安全性好,对环境影响低等优点。本课题合成了一种低水溶性,低毒性的萃取-沉淀剂对特辛基苯氧基乙酸(POAA)并开展了其对稀土外它金属离子富集分离的研究。主要进行了以下方面的工作:1、自主合成了POAA,并通过仪器表征了其理化性质。使用Na OH皂化POAA后,研究了POAA-Na与Fe、Al、、Zn、Mn、Co、Ni、Fe、Ca和Mg的沉淀现象;并对沉淀产物进行了相关表征,确定了沉淀物的主要成分均为POAA与金属离子络合形成的金属羧酸盐Me A。并对Me A的溶度积常数进行了测定。2、开展了POAA-Na从含铜废水中萃取-沉淀回收铜的研究:首先,在单一的含铜废水中:研究POAA-Na对Cu的沉淀性能,考察了POAA可循环使用能力;分析了沉淀机理;并研究Cu A的反萃性能。研究表明,使用POAA-Na可将废水中的Cu降至1 mg/L以下并保证POAA在水相的残留低于45 mg/L。使用1 mol/L的硫酸在95℃下对负载铜的沉淀物(Cu A)进行反萃,铜离子的反萃率(S%)可超过98%,反萃液中Cu的浓度可超过30 g/L。Cu A反萃后转变成POAA,皂化后可重复用于含铜废水的处理。随后在金属离子浓度均为300 mg/L的混合废水中,考察POAA-Na对Cu的选择性沉淀能力。研究表明,通过控制溶液的p H和POAA-Na的用量可在Cu的P%超过99.5%时保证Zn、Mn、Co、Ni、Ca和Mg的P%均小于10%。最后使用POAA-Na萃取-沉淀法对实际的工业废水进行了处理,展示了POAA-Na在工业废水中选择性回收铜的应用潜力。3、开展了POAA-Na从锂离子电池浸出液中分离过渡金属和锂的研究。首先在单金属溶液中考察了POAA-Na对Co、Ni、Mn的沉淀能力;测定沉淀过程的热力学参数。随后针对模拟混合溶液,考察了反应时间,p H值,Li浓度对POAA-Na在含Li溶液中选择性沉淀Co、Ni、Mn的影响;研究了POAA-Na与Co、Ni、Mn沉淀物的反萃性能。紧接着,对Li NiCoMnO中有价金属离子浸出进行了研究。最后针对在最佳的浸出条件浸出得到的浸出溶液,使用POAA-Na开展了从锂离子电池浸出液中分离回收过渡金属和锂的研究。研究表明:使用0.2 mol/L的POAA-Na溶液,在的条件下;Co、Ni、Mn的P%均可超过99%,而Li的损失小于0.1%。POAA与过渡金属的沉淀物在95℃下用2 mol/L硫酸反萃,反萃溶液可直接用于制备三元材料前驱体的制备。浸出液经蒸发浓缩后用饱和碳酸钠溶液回收Li,回收的LiCO纯度可达97.7%。