[发明专利]用支撑型膜溶剂萃取从报废锂离子电池中回收关键元素

权利要求书

1.一种用于从锂离子电池中回收钴的方法，所述方法包括：

将含有Co和Li的电池材料溶解于酸中以形成进料溶液，所述进料溶液包括Co(II)和Li(I)；

提供包括多个中空纤维的膜模块，所述多个中空纤维包括多孔侧壁，所述多孔侧壁限定与壳侧隔开的管腔侧；

用有机相润湿所述多个中空纤维的多孔侧壁，所述有机相包括阳离子萃取剂和有机溶剂；

通过使所述进料溶液沿所述多个中空纤维的管腔侧或壳侧中的一个移动并同时使反萃取溶液沿所述多个中空纤维的管腔侧或壳侧中的另一个移动来进行膜溶剂萃取，所述反萃取溶液包括小于所述水性进料溶液pH的pH；

通过在膜溶剂萃取期间向所述进料溶液中间歇地引入缓冲剂或碱而将所述进料溶液的pH保持在预定范围内；

其中在移动所述进料溶液和移动所述反萃取溶液之前，进行用所述有机相润湿所述多个中空纤维的多孔侧壁，和其中所述多孔侧壁中的阳离子萃取剂从所述水性进料溶液中连续地萃取Co(II)用于通过反萃取溶液进行回收同时基本上排斥Li(I)。

2.权利要求1的方法，其中所述进料溶液包括相对于所述反萃取溶液在1 psi-5 psi之间的正压差。

3.权利要求1的方法，其中所述进料溶液和所述反萃取溶液在连续再循环中移动通过所述膜模块至少30分钟。

4.权利要求1的方法，其进一步包括将所述电池材料与使用过的电池阴极分离，其中将所述电池材料与使用过的电池阴极分离包括对使用过的电池阴极进行热处理、酸溶解和真空过滤。

5.权利要求1的方法，其中所述多个中空纤维的多孔侧壁内含有的有机相基本上不含磷酸三丁酯。

6.一种多阶段回收系统，其包含：

第一进料储器，其包括含有溶解的电池材料的第一进料溶液，所述溶解的电池材料包括Li、Ni、Co和Mn浓度；

第一膜模块，其包括各自具有用第一有机相预润湿的多孔侧壁的第一多个中空纤维，第一膜模块在经由连续再循环中接收第一进料溶液；

第一反萃取储器，其与第一膜模块流体连通并包括具有从第一进料溶液中萃取的Co和Mn的第一反萃取溶液；

第二进料储器，其包括含有从第一反萃取储器中回收的Co和Mn浓度的第二进料溶液；

第二膜模块，其包括各自具有用第二有机相预润湿的多孔侧壁的第二多个中空纤维，第二膜模块在经由连续再循环中接收第二进料溶液；和

第二反萃取储器，其与第二膜模块流体连通并包括具有从第二进料溶液中萃取的Co和Mn的第二反萃取溶液；

其中第一膜模块选择性地从第一进料溶液中回收Co和Mn同时排斥Li和Ni，和其中第二膜模块从第二进料溶液中选择性地回收Co同时排斥Mn。

7.权利要求6的系统，其进一步包括：

第三进料储器，其包括含有从第一进料储器中回收的Li和Ni浓度的第三进料溶液；

第三膜模块，其包括各自具有用第三有机相预润湿的多孔侧壁的第三多个中空纤维，第三膜模块在经由连续再循环中接收第三进料溶液；和

第三反萃取储器，其与第三膜模块流体连通并包括具有从第二进料溶液中萃取的Ni的第三反萃取溶液；

其中第三膜模块从第一进料溶液中选择性地回收Ni同时排斥Li。

8.权利要求6的系统，其中第一进料溶液的pH包含性的在4-6之间，并且其中第一有机相包括阳离子萃取剂和有机溶剂。

9.权利要求6的系统，其中第二进料溶液的pH小于或等于1.5，并且其中第二有机相包括阳离子萃取剂和有机溶剂。

10.权利要求7的系统，其中第三进料溶液的pH在6-7.5之间，并且其中第三有机相包括阳离子萃取剂和有机溶剂。