面向盐湖提锂的功能化疏水离子液体的设计及萃取性能研究

The solvent extraction is promising and suitable for industrial application to extract lithium from salt lake. However, it still faces many problems and challenges, such as extractant loss, corrosive to the equipments, ect. Ionic liquids (ILs) are a new kind of green solvents for their nearly nonvolatility and offer an opportunity for addressing the challenges by developing novel extractants with their unique properties. The high cohesive energy makes ILs easy to form a liquid-liquid biphasic system with low mutual solubility. In particular, ILs can be expected to have diversified interaction with solute and provide a new platform for liquid-liquid extaction study by choosing different cations, anions and functional groups. Therefore, this study is proposed to illuminate the interaction mechanisms between ILs and lithium, and develop a kind of functionalized hydrophobic ionic liquid that can be used as extractants in liquid-liquid extraction of lithium from salt lake.

溶剂萃取法是有前景、易工业化应用的盐湖提锂技术之一，但萃取剂存在流失、具有腐蚀性等问题。离子液体是一类新型绿色溶剂，有很高的内聚能，容易和其它溶剂组成低互溶度的液一液两相体系避免流失，特别是离子液体的结构和性质具有可设计性，可以通过搭配不同种类的阴阳离子或者引入不同的功能基团，从而与溶质进行多种相互作用，为液—液萃取体系的研究发展提供了新的平台。本项目拟设计开发对锂有萃取能力的功能化疏水离子液体，并阐明离子液体与锂的相互作用机理，建立以功能化疏水离子液体为萃取剂的盐湖提锂新方法。

溶剂萃取法是有前景、易工业化应用的盐湖提锂技术之一，但萃取剂存在流失、具有腐蚀性等问题。离子液体是一类新型绿色溶剂，有很高的内聚能，容易和其它溶剂组成低互溶度的液一液两相体系避免流失，特别是离子液体的结构和性质具有可设计性，可以通过搭配不同种类的阴阳离子或者引入不同的功能基团，从而与溶质进行多种相互作用，为液—液萃取体系的研究发展提供了新的平台。. 本项目采用COSMO-RS方法进行计算和预测，将与锂离子亲和力强的阴离子与疏水阳离子进行配位，在此基础上，合成了一系列基于[P4444]和基于[N4444]的磷酸、磷酸盐和长链羧酸阴离子型离子液体，并通过1H和13C NMR光谱进行表征。萃取实验比较发现，[N4444][EHPMEH]的萃取效果最好，298K条件下，0.1mol/L的[N4444][EHPMEH]对等体积的3.05 g/L的LiCl溶液的Li+萃取率可达34.6%，分配系数达0.528，相比为2、离子液体浓度为0.6 mol/L时萃取率可达90%；同时反萃条件温和，298K下采用0.5mol/L盐酸单级反萃率即可达93.3%。Li+/Na+/K+/Rb+混合溶液的萃取实验结果进一步表明，[N4444][EHPMEH]对Li+的分配系数可达7.0，是其它三种金属离子的两倍，表明[N4444][EHPMEH]可用于多金属溶液中锂的提取。. 本项目设计开发出对锂有萃取能力的功能化疏水离子液体[N4444][EHPMEH]，并阐明离子液体与锂的相互作用机理，建立了以功能化疏水离子液体为萃取剂的盐湖提锂新方法，对盐湖锂资源的开发利用具有重要的理论价值和实际应用潜力。