摘要
锂作为一种新兴的战略性能源金属，因其优异的物理化学性质被广泛应用于电池、陶瓷玻璃、航空航天、医药等各种领域，尤其是随着高能量密度锂离子电池的供不应求，开发高纯度的锂产品势在必行。由于我国锂矿资源的品位较低且约80%的锂资源储存在盐湖卤水中，从盐湖卤水中提锂将会成为生产锂产品的主要途径。而我国的大部分盐湖卤水具有高镁低锂的特点，镁锂分离难度大，所以需要选择适宜高效的盐湖提锂技术进行提锂工艺的探究，其中溶剂萃取法具有自动化程度高、锂镁分离因子高以及工业放大成熟等优势，为实现工业化提锂提供了一种选择。 溶剂萃取法提锂所使用的萃取体系一般由三部分组成，即萃取剂、共萃剂和稀释剂，而目前使用的共萃剂大多含铁或者含氟，造成共萃剂的循环稳定性较差，并且含氟类共萃剂也易产生有毒性气体。为解决该问题，本文设计合成了两种杂多酸离子液体作为共萃剂用于盐湖卤水共萃提锂。首先合成了一种三元杂多酸，即磷钼钒酸(H5PMo10V2O40)，将其与1-甲基咪唑反应合成了最终的杂多酸离子液体[Mmim]5PMo10V2O40，通过1HNMR和FT-IR表征验证其成功合成。筛选稀释剂后构建了新型的萃取体系TBP-[Mmim]5PMo10V2O40-乙酰丙酮，随后开展了萃取、洗涤、反萃、再生以及有机相循环操作条件的优化，在TBP体积分数为50%，共萃剂与Li+的摩尔比为0.8，相比为1的萃取条件下，Li+的单级萃取率为51.25%，单级锂镁分离因子为62.10；采用HCl+LiCl混合溶液洗涤有机相，Mg2+的洗脱率可达到100%，而Na+和K+在有机相中的含量分别低于5ppm和0.5ppm；采用0.2mol/L的HCl溶液反萃2次，锂离子的反萃率可达98.36%；采用不含锂的卤水对有机相进行2次再生，以此循环萃取10次，锂离子的单级萃取率稳定在60%左右，证明该萃取体系具有良好的稳定性。 为了提高稀释剂的闪点以及锂镁分离因子，接着又利用磷钼酸和己内酰胺合成了一种新的杂多酸离子液体[H(CL2)]3PMo12O40，筛选稀释剂后，构建了TBP-[H(CL2)]3PMo12O40-2-辛酮的萃取体系，随后优化了TBP的体积分数、[H(CL2)]3PMo12O40的用量和萃取相比等萃取条件，得到Li+单级萃取率为49.76%，单级锂镁分离因子为113.64；采用1.2mol/LNaCl+0.3mol/LLiCl混合溶液进行洗涤，Mg2+的一次洗脱率为97.80%；使用0.48mol/LHCl溶液反萃两次，Li+的反萃率接近100%；利用0.2mol/L的NaOH溶液进行再生，以此进行了10次萃取循环实验，Li+的单级萃取率一直稳定在65%左右，变化范围在3%以内，证明了该萃取体系具有良好的循环稳定性能。 针对本文构建的两种新型萃取体系，均使用了31PNMR进行了机理探究，结果表明，TBP中P=O官能团与金属阳离子间结合能力的大小关系是Li+＞Na+＞Mg2+，证明了两种萃取体系对Li+的选择性萃取能力。
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