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基于離子液體開發的高性能基膜用于鋰回收

2024-08-14 10:39:49 sh默尼 67

(Li)被認為是21世紀的戰略金屬,在電動汽車對鋰離子電池需求不斷增長的推動下,Li在能源行業得到了廣泛的應用。根據最近電動汽車庫存增長的趨勢預測,未來幾十年內對Li的需求將增加1820倍。因此,必須制定更有效的策略,從不同的來源回收Li,以滿足其供應。然而,在鹵水、廢鋰離子電池、Li2CO3母液等含鋰溶液中存在高濃度的鈉(Na)、鉀(K)等堿金屬離子。因此,探索更有效、高選擇性地從堿金屬中分離出Li的方法具有重要的意義。


近年來,用于鋰回收的技術有膜分離、吸附、電化學、溶劑萃取等。溶劑萃取作為一種從混合堿金屬溶液中選擇性提取鋰的有效方法,越來越受到人們的重視。目前,有效的萃取體系主要基于β-二酮萃取劑,如α-乙酰基-m-十二烷基苯乙酮(LIX54)、噻吩甲酰三氟丙酮(TTA)4-苯甲酰-3-甲基-1-苯基-2-吡唑啉-5-(HPMBP)與三辛基氧化膦聯合組成的協同萃取體系。β-二酮萃取劑對堿金屬具有良好的選擇性,但需要強堿條件或皂化才能有效萃取。為了避免使用強堿,許多研究人員合成了β-二酮基離子液體,其pH范圍廣,環境友好性強。為了追求更好的萃取效果,人們正在探索設計新型β-二酮基離子液體。此外,離子液體的應用往往受到復雜的分離后回收過程的阻礙。為了解決與溶解損失和再循環相關的問題,一種可行的策略是將離子液體接枝或固定在具有不同功能的底物上。使用這種固定在膜上的離子液體,由于其消耗更少,性能穩定,將更具可持續性和效率。

基于此,來自中國科學院邢慧芳楊良嶸團隊通過調節β-二酮基ILs的親疏水性來優化其萃取能力。以甲基三丁基銨([N4441]+)為正離子,去質子化噻吩甲酰三氟丙酮([TTA]-)為陰離子,合成了一種具有高萃取量的新型IL,即[N4441][TTA]。然后將[N4441][TTA]整合到三醋酸纖維素(CTA)中,制備了一種離子液體基膜(NTC)

    本研究合成了一種新型功能化IL [N4441][TTA],并制備了含有[N4441][TTA]IL基膜NTC,用于鋰的分離。制備的NTC膜具有較高的Li初始通量和選擇性,有望應用于高濃度鈉、鉀鹽溶液中鋰的提取。

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