用于回收廢舊鋰離子電池中貴金屬鈷的螯合劑的合成及其性能研究.pdf

1、鋰離子電池廣泛用于手機(jī)、相機(jī)、筆記本電腦等數(shù)碼電器。2005年我國(guó)手機(jī)更換量已達(dá)到1.2億只,預(yù)計(jì)我國(guó)在2005年預(yù)計(jì)需要1200-1800t。而中國(guó)鈷資源貧乏,已探明的多屬于伴生礦,品味較低,每年都需要大量進(jìn)口鈷資源,因此回收廢舊鋰離子電池中的鈷具有重要意義。目前處理廢舊鋰離子電池中鈷的方法主要有浮選法、化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法、電還原法、萃取法以及離子交換/螯合法。近年來(lái),螯合法由于其穩(wěn)定性以及可循環(huán)使用能力成為廣泛研究的熱點(diǎn)。S元素

2、由于其特殊的外層電子結(jié)構(gòu),能與過(guò)渡區(qū)金屬元素有效地結(jié)合,本文利用此特點(diǎn),以對(duì)甲基苯硫酚為原料,在巰基的鄰位引入不同官能團(tuán),合成一系列螯合劑用于回收廢舊鋰離子電池中的Co的研究,期待研究出有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的回收鈷的螯合劑。
　　 本文以對(duì)甲基苯硫酚為原料,在二氯甲烷與乙醇的混合溶液中進(jìn)行硝化反應(yīng),合成4-甲基-2-硝基硫酚。研究表明:當(dāng)反應(yīng)物濃硝酸與對(duì)甲基苯硫酚的物質(zhì)的量比為4:1,反應(yīng)溫度為15℃,反應(yīng)時(shí)間為3h時(shí),產(chǎn)率達(dá)48.5

3、％;使用不同質(zhì)量的產(chǎn)物與5ml含鈷離子1681mg/L的廢舊鋰電池浸出液進(jìn)行螯合實(shí)驗(yàn)時(shí),螯合劑用量為0.30g時(shí)螯合率達(dá)98.7％;使用8mol/L的HCI溶液對(duì)螯合物進(jìn)行解吸附,鈷離子釋放率達(dá)到83.6％。為了改善螯合劑的親水性,使用鋅粉還原法將4-甲基-2-硝基硫酚還原成4-甲基-2-氨基硫酚。最佳反應(yīng)條件如下:當(dāng)鋅粉與硝基化合物的物質(zhì)的量比為4:1,乙醇與水的比例為7:3、總體積為15ml,溫度為80℃時(shí),產(chǎn)率為最高值76.2％。

4、用5mlρCo2+=1194mg/L的廢舊鋰離子電池浸出液進(jìn)行螯合實(shí)驗(yàn),螯合劑用量為0.25g時(shí)的螯合率為98.5％;用1mol/L HC1對(duì)螯合物進(jìn)行解吸附,Co2+釋放率為96.7％。4-甲基-2-氨基硫酚化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,易被氧化,且由于氨基的弱堿性,在解吸附過(guò)程中易與酸反應(yīng)成鹽,而溶于解析液中。于是我們使用重氮化實(shí)驗(yàn)將4-甲基-2-氨基硫酚轉(zhuǎn)變?yōu)?-甲基-2-羥基硫酚。當(dāng)NaNO2與4-甲基-2-氨基硫酚的摩爾比為2.10:1,硫