一种薄荷醇类低共熔溶剂从水溶液中萃取锂的方法

【技术领域】

本发明属于萃取化学、化工纯化与分离过程领域，具体来讲，涉及一种低共熔溶剂从水溶液中萃取锂的方法。

【背景技术】

随着新能源和电子设备的快速发展，锂在新能源材料领域上受到了广泛的关注，尤其是在石油资源日益短缺的今日，以新能源汽车取代燃油汽车是将来必然的发展趋势。同时锂被广泛应用于锂电池、玻璃陶瓷、高温润滑脂、有机合成、临床医、航空航等各个行业和领域。因此对力资源的开发和利用是一件迫在眉睫的事情。

锂在水资源中的含量远远高于在其它物质中的含量，其中盐湖卤水中的锂资源含量极高，我国盐湖卤水资源丰富。但是，盐湖卤水含量复杂，因此从盐湖卤水中选择性分离出锂受到了越来越广泛的关注。

对于锂的提取方法，溶剂萃取法因萃取效率高，操作简便等优点成为研究热点，由于这些显著的优点，溶剂萃取法逐渐的被应用于锂的提取技术中，且逐渐成为最有前途的技术之一。目前，常用的萃取体系主要由磷酸三丁酯和一些协萃剂组成，这些协萃剂包括有机溶剂，离子液体和低共熔溶剂。陈等人(Chem.Eng.J.2021,420,127648)报道了由四丁基氯化铵和油酸组成的疏水性低共熔溶剂与磷酸三丁酯协同萃取锂，通过调节pH，O/L比等变量获得最佳萃取条件，该疏水性DESs的单次萃取率可高达76.8％。然而，多种萃取剂组成的复合萃取剂在过程中存在易产生第三相、有机溶剂在水中溶解度大，污染环境等，腐蚀设备等缺点。因此，在保证萃取后萃取相流失少的条件下，同时拥有高锂萃取效率是亟需解决的问题。

【发明内容】

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种从模拟盐湖卤水中萃取锂的方法，该方法使用疏水性低共熔溶剂为萃取剂，不仅解决了有机溶剂对设备带来的腐蚀问题，更解决了萃取后相分离困难和有机溶剂溶于水带来的环境污染问题。

[技术方案]

本发明针对从盐湖卤水中提取锂存在的问题，提出了一种绿色低共熔溶剂萃取锂的方法，不仅达到了分离提纯的目的，而且工艺更加清洁环保，锂的单次萃取效率达到86％。

本发明是通过下述技术方案实现的。

一种薄荷醇类低共熔溶剂从水溶液中萃取锂的方法，包括以下步骤：(1)合成萃取有机相，所述萃取有机相主要是九种不同疏水性低共熔溶剂；其中，所述低共熔溶剂由薄荷醇分别和辛酸、癸酸、月桂酸按照摩尔比为0.5，1，2混合而成。(2)以模拟的盐湖卤水为萃取水相；萃取水相中含有LiCl；(3)向所述萃取水相中加入NaOH和HCl以调节水相的pH；其中，具体的pH的范围为9～12；(4)将所述萃取有机相与所述水相按照体积比为1:3～3:1充分混合后静置，并进行相分离，得到富含锂的有机相和含少量锂的水相。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：所述萃取有机相由疏水性低共熔溶剂组成。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：低共熔溶剂由氢键受体薄荷醇分别和氢键供体辛酸、癸酸和月桂酸在353.15K下合成。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：氢键受体和氢键供体的摩尔比为0.5，1，2。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取过程中萃取时间为298.15K。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取过程中搅拌速率为120rpm～780rpm。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取过程中萃取时间为1min～60min。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：LiCl的质量浓度为0.5g·L-1～10g·L-1。

根据本发明的另一优选实施方式，其特征在于：萃取有机相和所述水相的体积比为1:3～3:1。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，主要有以下有益效果：

(1)采用该方法从盐湖卤水中萃取锂，得到高纯度锂，解决了从盐湖卤水回收锂困难的问题。

(2)该方法具有工艺简单，投资设备少，萃取的锂纯度高等优点，所采用的萃取剂为低共熔溶剂，具有制备简单、成本较低、易于回收、化学热稳定性好、绿色无污染的优点。

(3)该方法中采用的低共熔溶剂为萃取剂挥发性小，减少了萃取剂的损失，避免了溶于水资源造成环境污染问题，此外，萃取剂易于回收利用且制备方法简单，降低了萃取成本。

【附图说明】

图1是本发明薄荷醇类低共熔溶剂从水溶液中萃取锂的工艺流程图。

【具体实施方式】

实施例1：

将配制好已知浓度的LiCl模拟盐湖卤水溶液加入一定量的氢氧化钠溶液和盐酸，调节体系的PH值。将所需有机相与水相充分混合，用磁力搅拌器在660rpm下震荡5分钟，在15分钟或更少的时间足以达到平衡。用带有长针的注射器从离心管底部仔细吸取一定量水样，稀释到25ml，采用原子吸收分光光度计(AAS)测定水相中金属浓度。由薄荷醇和月桂酸以摩尔比为2：1组成的低共熔溶剂在pH为12下，锂萃取效率为72％。

实施例2：

将配制好已知浓度的LiCl拟盐湖卤水溶液，调节水溶液pH为12，将所需有机相与水相体积比1充分混合。用磁力搅拌器在120rpm～780rpm下震荡1min～60min，在萃取达到平衡后。用带有长针的注射器从离心管底部仔细吸取一定量水样，稀释到25ml，采用原子吸收分光光度计(AAS)测定水相中金属浓度。萃取搅拌速率为660rpm，萃取时间为30min，锂的单次萃取效率为82％。

实施例3：

将配制完成浓度为0.5g·L-1～10g·L-1的LiCl拟盐湖卤水溶液，调节水溶液pH为12，将所需有机相与水相以不同体积比1:3～3:1充分混合。用磁力搅拌器在660rpm下震荡30分钟，在萃取达到平衡之后。用带有长针的注射器从离心管底部仔细吸取一定量水样，稀释到25ml，采用原子吸收分光光度计(AAS)测定水相中金属浓度。浓度为0.5g·L