近年來,隨著鋰離子電池的廣泛應(yīng)用,廢鋰離子電池的回收處理至關(guān)重要。下面是利用廢鋰離子電池正極材料(有Al、LiCoO2、Ni、Mn、Fe等)回收鈷、鎳、鋰的流程圖如圖。
已知:P204[二(2-乙基己基)磷酸酯]常用于萃取錳,P507(2-乙基己基膦酸-2-乙基己酯)和Cyanex272[二(2,4,4)-三甲基戊基次磷酸]常用于萃取鈷、鎳。
回答下列問題:
(1)在硫酸存在的條件下,正極材料粉末中LiCoO2與H2O2反應(yīng)能生成使帶火星木條復(fù)燃的氣體,請寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+O2↑+2CoSO4+4H2O2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+O2↑+2CoSO4+4H2O。
(2)一些金屬難溶氫氧化物的溶解度(用陽離子的飽和濃度表示)與pH的關(guān)系圖如圖1:
加入NaOH溶液調(diào)pH=5可除去圖中的Fe3+、Al3+Fe3+、Al3+(填金屬離子符號)雜質(zhì);寫出除去金屬離子的離子方程式Fe3++3OH-=Fe(OH)3或Al3++3OH-=Al(OH)3Fe3++3OH-=Fe(OH)3或Al3++3OH-=Al(OH)3(一種即可)。
(3)已知P507萃取金屬離子的原理為nHR(Org)+Mn+(aq)?MRn(Org)+nH+(aq),且隨著萃取過程中pH降低,萃取效率下降。萃取前先用NaOH對萃取劑進行皂化處理,皂化萃取劑萃取金屬離子的反應(yīng)為nNaR(Org)+Mn+(aq)?MRn(Org)+nNa+(aq)。對萃取劑進行皂化處理的原因為維持萃取過程中pH恒定維持萃取過程中pH恒定。
(4)控制水相pH=5.2,溫度25℃,分別用P507、Cyanex272作萃取劑,萃取劑濃度對萃取分離鈷、鎳的影響實驗結(jié)果如圖2所示。
由圖可知,鈷、鎳的萃取率隨萃取劑濃度增大而增大增大(填“增大”或“減小”);兩種萃取劑中Cyanex272Cyanex272(填“P507”或“Cyanex272”)的分離效果比較好,若選P507為萃取劑,則最適宜的萃取劑濃度大約為0.250.25mol?L-1;若選Cyanex272萃取劑,則最適宜的萃取劑濃度大約為0.40.4mol?L-1。
(5)室溫下,用NaOH溶液調(diào)節(jié)鈷萃余液的pH=12,攪拌一段時間后,靜置,離心分離得到淡綠色氫氧化鎳固體,鎳沉淀率可達99.62%.已知Ksp[Ni(OH)2]=5.25×10-16,則沉鎳母液中Ni2+的濃度為2.1×10-11 mol?L-1時,pH=11.711.7(lg5=0.7)。
【答案】2LiCoO2+3H2SO4+H2O2=Li2SO4+O2↑+2CoSO4+4H2O;Fe3+、Al3+;Fe3++3OH-=Fe(OH)3或Al3++3OH-=Al(OH)3;維持萃取過程中pH恒定;增大;Cyanex272;0.25;0.4;11.7
【解答】
【點評】
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