磁性冠醚类多孔离子液体用于高镁锂比盐湖卤水中锂的选择性萃取分离

The extraction of lithium from salt lake brine is an important way to obtain energy metal lithium. This project aims at extracting lithium efficiently and selectively from salt lake brine with high Mg/Li ratio in China . With the high selectivity of crown ethers and the excellent extraction performance of ionic liquids, a novel magnetic crown ether-based porous ionic liquid with high specific surface area for selective extraction and separation of lithium will be proposed. The structure of magnetic hollow ferrous oxide will increase the contact between porous ionic liquid and aqueous phase, accelerate the mass transfer of lithium, and enhance the extraction efficiency and magnetic separation of the porous ionic liquid. The size of crown ether rings is investigated to study the extraction selectivity of lithium in porous liquids. The relationship between the structure and performance as well as the extraction mechanism of porous ionic liquids will be investigated by in situ spectra. The effects of co-existing ions on the extraction efficiency and the regeneration and recycling of crown ether-based porous ionic liquids will also be investigated. The research work can not only enrich the types of porous ionic liquids, deeply understanding its physicochemical properties, but also provide a new method for extracting lithium from salt lake brine with high Mg/Li ratio in China.

盐湖卤水中提取锂是获取能源金属锂的重要途径。本项目针对我国盐湖卤水高镁锂比的特点，利用冠醚的高选择性和离子液体优良萃取性能，拟构建新型高比表面积的磁性冠醚类多孔离子液体，用于选择性萃取分离锂。借助磁性中空四氧化三铁结构增大多孔离子液体和水相接触面积，加速金属锂的质量传递，强化多孔离子液体萃取效率和磁性分离效果。通过调控冠醚环的尺寸来提高多孔离子液体对锂的萃取选择性，通过原位谱学等方法研究多孔离子液体的构效关系和萃取机制，考察共存离子对磁性冠醚类多孔离子液体萃取效率的影响，建立多孔离子液体再生循环使用和锂回收方法。该研究工作的开展，不仅可以丰富多孔离子液体的类型，深入了解其物化性质，也能为我国高镁锂比盐湖卤水提取锂提供一种新方法。

盐湖卤水提锂是获取能源金属锂的重要途径。本课题设计合成了磁性冠醚类离子液体（IL）和咪唑类IL等六种提取锂的活性材料，用于实现锂分离过程高选择性、高效和易回收循环利用目标。.1、结合表面离子印迹技术和磁分离技术，构筑了一种新型磁性冠醚Li+印迹聚离子液体（OS@FeSi@CE-OH）用于盐湖卤水提锂。将功能化冠醚、有机硅烷材料和磁性Fe3O4纳米粒子相结合，利用冠醚的空腔尺寸效应对Li+进行特异性识别，实现优异的选择性Li+分离性能，相对于Na+、K+和Mg2+的Li+选择性分离因子分别为7.74、2.75和2.98。此外，利用外部磁场可对磁性萃取剂直接分离纯化，解决了液相中萃取材料分离回收困难问题。.2、合成温控型IL（[BPy]FeCl4）作为共萃取剂，建立了TBP-[BPy]FeCl4萃取体系，从盐湖卤水中提锂。通过Li+和[BPy]+之间的阳离子交换，以及Li+、FeCl4-和TBP之间的络合作用，实现锂的选择性提取，在最优工艺下锂萃取率达84.2%。此外，[BPy]FeCl4可通过控温实现其固液形态转化，加速提锂后萃取体系的高效分离，进而加快整个萃取分离过程。.3、合成疏水性咪唑基ILs（[Emim]FeCl4、[Bmim]FeCl4和[Hmim]FeCl4），建立了TBP-咪唑基ILs萃取体系，从盐湖卤水中提锂。咪唑阳离子正电荷分散程度大，可削弱IL阴阳离子之间相互作用，提高阳离子交换能力，在最优工艺下锂萃取率达86.1%。通过Li+和[Bmim]+的阳离子交换促进反应进行，Li+、FeCl4-和TBP结合成萃合物LiFeCl4·3TBP进入有机相，萃取过程热力学自发且放热。.4、用不同摩尔比油酸（OA）和四丁基氯化铵（TBAC）制备疏水性低共熔溶剂（HDESs）作共萃取剂，建立了TBP-HDESs绿色萃取体系，从沉锂母液中提锂。Li+和[TBA]+发生阳离子交换作用，同时Li+、S-和TBP络合成LiS·3TBP萃入有机相，实现选择性提锂。最优TBP-TBAC/3OA体系对含氨沉锂母液的锂萃取率为56.2%，锂钠分离系数达20.5，具有从高钠锂比沉锂母液中选择性提锂能力。.此外，基于经济性和高效性设计了钛酸锂和锰酸锂离子筛吸附剂，进一步拓展了盐湖锂资源分离方法的研究。