利用HPMBP-Cyanex 923协同萃取系统从实际沉淀母液中高效选择性地回收锂

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Highly Selective Recovery of Lithium from Real Precipitation Mother Liquor Using HPMBP-Cyanex 923 Synergistic Extraction System

高效协同萃取锂离子及双核结构机理研究。

　　

从沉淀母液中直接高效地回收锂离子受到了越来越多的关注，但由于锂离子（Li⁺）浓度低且钠离子（Na⁺）过量，这一过程仍面临诸多挑战。为了解决这些问题，我们提出了一种协同萃取系统，使用1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰-5-吡唑酮（HPMBP）作为萃取剂，Cyanex 923作为增效剂，该体系在工业母液中表现出对锂离子的高选择性。在单步萃取过程中，HPMBP-Cyanex 923从含有1.46 g/L锂离子、67 g/L钠离子和2.57 g/L钾离子的母液溶液中成功提取了85%的锂离子，同时仅摄入了4%的钠离子和钾离子。总有机碳（TOC）测试表明，HPMBP-Cyanex 923的溶解损失明显低于常用的苯甲酰-1,1,1-三氟丙酮（HBTA，溶解损失为432 mg/L），这表明其具有更强的疏水性，而疏水性对于绿色萃取过程至关重要。实验结果还显示，在提取锂离子之前，可以去除有机相中的97%的钠离子；由于吡唑酮的pK_a值低于传统的β-二酮类化合物，因此提取锂离子所需的酸浓度（0.2 M HCl）也更低。单晶分析、斜率分析以及密度泛函理论（DFT）计算揭示了其具有双核结构[Li₂(PMBP)₂(TBPO)₂]。这一结构可作为含有吡唑酮和短烷基链有机磷配体的类似体系的一般结构模型。本研究提出了一种新型锂离子萃取系统，该系统具有更高的选择性、更强的疏水性，并且所需的萃取酸浓度低于传统的β-二酮类化合物，这些优势使其在未来的工业应用中具有巨大潜力。