基于醋酸根离子特异性络合的高效钒铬分离技术研究及其在钒电池电解质制备中的应用

本文系统研究了醋酸根离子（CH3COO-）对EHEHPA（2-乙基己基膦酸-2-乙基己基酯）萃取分离V(IV)和Cr(III)的调控机制。研究发现，添加1.00 mol/L醋酸钠可显著抑制Cr(III)萃取（分离因子达29482），同时避免低温钠盐结晶问题。通过DFT计算证实，醋酸根与Cr(III)形成稳定水溶性络合物[Cr(CH3COO)2(H2O)4]+，从而阻断其与萃取剂结合，为高纯度硫酸氧钒电解质（Cr含量仅2.17 mg/L）的绿色制备提供了新策略。

　　

Highlight

醋酸根离子通过特异性络合Cr(III)实现高效钒铬分离，其分离因子高达29482，并有效解决低温钠盐结晶问题。

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Materials

本研究所用工业钠化焙烧钒渣水浸液取自中国四川省，经酸化和还原后用于制备硫酸氧钒电解质。萃取剂EHEHPA（纯度95%）和稀释剂Mextral DT100购自KopperChem公司。其他试剂包括NaOH（纯度>96%）、CrCl₃·6H₂O等均为分析纯。

Selection of organic anionic ligands

图1(a)展示了pH 1.8条件下含四种不同有机酸/盐（浓度0.05 mol/L）的Cr(III)溶液紫外-可见光谱。与未添加有机阴离子的空白溶液相比，添加甲酸盐、醋酸钠、柠檬酸钠和氨三乙酸的Cr(III)溶液均出现不同程度吸收峰蓝移，其中醋酸钠体系的蓝移幅度最为显著，表明其与Cr(III)的络合作用最强。

Conclusions

系统比较甲酸盐、醋酸盐、氨三乙酸和柠檬酸盐对EHEHPA分离钒铬的影响，发现醋酸根独有双重优势：在完全抑制铬萃取的同时，消除传统Na₂SO₄体系的低温结晶问题。当醋酸钠浓度达1.00 mol/L时，Cr(III)主要以[Cr(CH₃COO)₂(H₂O)₄]⁺形态存在，DFT计算证实该络合物稳定性高且水溶性好，从而阻断EHEHPA对铬的萃取路径。