TTA와 TOPO를 이용한 수용액 중의 리튬이온 용매추출

Abstract

최근 우리나라 신전략광물로 지정된 희소금속 리튬은 노트북, 휴대폰, 전기자동차용 2차 전지의 핵심 금속으로 수요가 급격히 증가하여 탄산리튬의 가격은 매년 증가하고, 물량도 부족하여 국내 배터리 관련 업계의 심각한 위기감이 조성되고 있다. 최근 들어 육상광물자원이 고갈됨에 따라 대체자원으로서 해수에 미량으로 존재하는 유용금속의 회수에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 수용액에서 유용금속을 회수하는 방법으로 용매추출을 실시하였다. 용매추출은 유기와 무기화합물을 포함하는 물질들을 분리하고 정제하는데 필요한 중요한 방법으로 한 용액 중의 특정 성분을 두 용액 사이의 분배계수에 따라 분리한다. 그리고 반응을 동반하는 용매추출 분리 효과를 높이기 위해서 분리하고자 하는 성분과 효과적으로 반응하는 추출제를 사용하는 공정이다. 희소금속인 리튬을 추출하는 공정을 개발하기 위한 선행 연구로, 용매추출제 TTA와 TOPO를 사용하여 수용액 중의 리튬이온을 추출하는 연구를 수행하였다. 추출제의 농도, 유기용매의 종류, 추출액과 수용액의 비, 수용액의 pH 및 알칼리제 종류 등을 변화시키면서 리튬 이온의 용매추출에 미치는 영향을 조사하였다. 해수의 주요 성분인 염화나트륨의 첨가가 리튬 이온의 용매추출에 미치는 영향도 함께 조사하였다. 리튬 추출의 최적 조건은 추출제 농도는 TTA 0.02M, TOPO 0.04M, 유기용매는 케로센, pH는 10.2 ~ 10.6이었으며, 수용액의 pH를 조절하는 알칼리제로는 암모니아 수용액을 사용한 경우 리튬이온의 추출효율이 90%이상으로 가장 높았다. 또한 염화나트륨을 첨가하여 리튬 용매추출을 진행한 결과 염화나트륨의 농도가 1.0M 첨가하였을 때 추출효율이 74.3%로 나타나 리튬이온의 추출을 방해하는 것을 알 수 있었다.