乙酸钠调控Cr(III)配位结构实现钒铬高效分离及其在钒电池电解液纯化中的应用

本文系统研究了乙酸钠对EHEHPA萃取分离V(IV)/Cr(III)的调控机制，发现1.00 mol/L乙酸钠可通过与Cr(III)形成稳定水溶性配合物[Cr(CH3COO)2(H2O)4]+，将分离系数提升至29482，同时有效避免低温析盐问题，为高纯钒电解液制备提供了创新解决方案。

　　

亮点

• 乙酸钠可选择性抑制Cr(III)萃取并提升V(IV)/Cr(III)分离效率

• 通过调控Cr(III)形态实现29482超高分离系数

• 成功从钒渣浸出液中制备低铬含量（2.17 mg/L）钒电解液

材料

本研究使用的工业钒渣钠化焙烧水浸液来自中国四川省，经酸化和还原处理后用于制备硫酸氧钒电解液。主要成分见表1。萃取剂2-乙基己基膦酸-2-乙基己酯（EHEHPA，纯度95%）和稀释剂Mextral DT100购自重庆科珀化学有限公司。氢氧化钠（纯度>96%）、六水合三氯化铬等试剂均为分析纯。

有机阴离子配体的筛选

图1(a)展示了pH=1.8条件下，含有四种不同有机酸盐（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、乙酸钠、柠檬酸钠和氨三乙酸的Cr(III)溶液的两个吸收峰均出现不同程度蓝移。蓝移程度大小顺序为：氨三乙酸 > 柠檬酸钠 > 乙酸钠 > 甲酸盐，表明有机阴离子与Cr(III)发生了配位作用。值得注意的是，氨三乙酸和柠檬酸钠虽然配位能力更强，但会导致溶液产生沉淀，因此乙酸钠成为最优选择。

结论

系统比较了甲酸盐、乙酸盐、氨三乙酸和柠檬酸盐对EHEHPA分离钒铬的影响。其中乙酸盐独具双重优势：几乎完全抑制铬萃取的同时，彻底解决了先前硫酸钠体系存在的低温析盐难题，为钒铬高效分离提供了优选方案。具体而言，当乙酸钠浓度达1.00 mol/L时，Cr(III)主要以[Cr(CH₃COO)₂(H₂O)₄]⁺形态存在，密度泛函理论计算证实该配合物具有更高稳定性，从而有效阻断了EHEHPA对铬的萃取路径。