近年來，在金屬萃取領(lǐng)域，離子液體(ILs)作為液-液萃取過程中的替代介質(zhì)引起了研究人員的**興趣。ILs是由不對稱有機(jī)陽離子和陰離子組成的鹽，其熔點(diǎn)通常低于100 ℃。為了開發(fā)更綠色的萃取工藝，研究者對以ILs作為環(huán)境友好型溶劑以替代揮發(fā)性有機(jī)溶劑進(jìn)行液-液萃取的體系進(jìn)行了廣泛研究。然而，常規(guī)的離子液體組分的官能團(tuán)螯合能力較弱，溶解金屬鹽的能力低。通過在有機(jī)陽離子上引入具備螯合功能的官能團(tuán)或使用螯合型的配位陰離子以設(shè)計(jì)合成專一功能的離子液體(TSIL)，可以大大提高金屬對IL相的親和力，從而提供比常規(guī)有機(jī)溶劑更高的金屬離子提取率。

Co(II)和Ni(II)的分離是工業(yè)上非常關(guān)注的問題，它們存在于手機(jī)、電動汽車等多種電子設(shè)備中。Co(II)、Ni(II)在電子器件中有著獨(dú)特的作用，常被用于電池器件中（如鎳氫電池），鎳氫電池的隨意丟棄會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此對鎳氫電池的回收是環(huán)境保護(hù)的重要環(huán)節(jié)。

基于此，法國蘭斯香檳-阿登大學(xué)，蘭姆化學(xué)研究所(CNMR)的Laurent Dupont等人報(bào)道了通過將甘氨酸-甜菜堿的陽離子衍生物物(AGB-ILs)與配位陰離子結(jié)合，合成了具有特定功能的離子液體（圖1），以選擇性地提取Cu(II)、Co(II)和鹽介質(zhì)中的Ni(II)。

圖1. AGB-ILs的結(jié)構(gòu)

（圖片來源：Sep. Purif. Technol.）

圖2. [Bu₃NC₂NHC_n][ClSal]和[Bu₃NC₂NHC_n][Dca]對于硝酸鹽溶液的萃取

（圖片來源：Sep. Purif. Technol.）

文章先研究了8種離子液體在硝酸體系中對Cu(II)、Ni(II)、Co(II)的萃取性能，其中以[ClSal]^-和[Dca]^-為陰離子的離子液體性能更好（如圖2），這是由于這兩種陰離子具有更強(qiáng)的配位能力。隨后對雙金屬溶液和多金屬溶液進(jìn)行了探究，在Cu(II)/Co(II)和Cu(II)/Ni(II)溶液中，[Bu₃NC₂NHC_n][Dca]均能表現(xiàn)出對Cu良好的選擇性和超過80%的萃取效率（圖3）；在Co(II)/Cu(II)/Ni(II)三金屬溶液中（圖4），[Bu₃NC₂NHC_n][Dca]依然表現(xiàn)良好，其萃取能力不受多種金屬的干擾，表現(xiàn)對Cu的專一性。

此外，文章探究了在高鹽度條件下，[Bu₃NC₂NHC₄][Dca]和[Bu₃NC₂NHC₈][Dca]對金屬離子的萃取性能（如圖5），結(jié)果發(fā)現(xiàn)ILs對Co或Ni的選擇性隨著支鏈的長度而變化，而其中NO₃^-、Cl^-對于萃取選擇性響巨大，特別是在4M NaCl的條件下，[Bu₃NC₂NHC₄][Dca]和[Bu₃NC₂NHC₈][Dca]對于Ni/Co的選擇性產(chǎn)生了反轉(zhuǎn)。

總之，文章設(shè)計(jì)并合成了8種功能離子液體，用于鎳氫廢電池中Ni、Co的回收萃取研究。研究表明，ILs的萃取效率與其陰離子的配位強(qiáng)度息息相關(guān)，含[Dca]^-的ILs往往表現(xiàn)出更好的萃取效率和離子選擇性。同時，高鹽度和陽離子的鏈長也會影響離子液體萃取效率，甚至使其選擇性發(fā)生改變。

原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586620300836

原文作者：

Pape Diaba Diabate, Stephanie Boudesocque, Aminou Mohamadou, Laurent Dupont

DOI: 10.1016/j.seppur.2020.116782