基于磷基离子液体([P66614]Cl)的废水硼提取技术：高效回收与绿色处理新策略

本研究针对工业废水中硼污染治理难题，创新性采用三己基(十四烷基)氯化磷([P66614]Cl)离子液体(IL)溶剂萃取技术，系统考察pH值、A/O相比、稀释剂类型等关键参数。结果表明在pH 1-5范围内可实现80%以上硼回收率，最优条件下达96.2%，为稀土永磁回收(Rare Earth Elements, REEs)过程中的硼分离提供了环保解决方案。

　　

随着电子废弃物激增，含有高浓度硼的工业废水已成为全球性环境挑战。硼作为植物必需微量元素，在灌溉水中超过0.5 mg/L就会导致玉米、番茄等作物减产；人体长期接触低剂量硼更可能引发月经紊乱、皮炎等健康问题。尽管反渗透、化学沉淀等技术已用于硼去除，但普遍存在能耗高、选择性差等缺陷。特别是在稀土永磁材料回收领域，传统方法难以有效分离浸出液中的硼与稀土元素(REEs)，亟需开发绿色高效的分离技术。

意大利环境与能源安全部资助的研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表创新成果，首次系统评估了疏水性离子液体[P₆₆₆₁₄]Cl对模拟废水中硼的萃取性能。研究采用ICP-OES元素分析、FT-IR光谱技术和Hydra-Medusa化学形态模拟等关键方法，通过500-700 mg/L硼浓度的模拟溶液和实际NdFeB磁体浸出液(Pregnant Leach Solution, PLS)双模型验证，揭示了基于阴离子交换机制的硼-柠檬酸络合物提取规律。

3.1 物化特性分析
动态粘度测试显示[P₆₆₆₁₄]Cl浓度从15%增至60%时，有机相粘度激增39倍（1.133→39.910 mPa·s），但密度仅增长6.8%，这种低密度特性（0.768-0.820 g/cm³）确保了快速分相。

3.3 硼-柠檬酸络合机制
通过FT-IR在1735 cm^-1处发现羰基特征峰，证实形成了1:1(5)^-和1:2(5,5)^-两种五元环络合物。氯离子释放实验测得2320 mg/L Cl^-浓度，与理论值（2000 mg/L）吻合，验证了[P₆₆₆₁₄]Cl通过阴离子交换提取硼酸盐的机理。

3.5 pH值影响
在pH 1-5区间硼回收率>80%，但当pH>5时骤降至25%以下。这种现象与柠檬酸解离产生的H₂Cit^-/HCit^2-竞争萃取位点直接相关，形态模拟显示碱性条件下硼主要以B₃O₃(OH)₄^-多聚体存在。

3.12 实际浸出液验证
对含17,892 mg/L钕(Nd)、39,900 mg/L铁(Fe)的复杂PLS体系，[P₆₆₆₁₄]Cl展现出65%硼选择性，而REE回收率<8%，铁提取率14.7%，证明其在多离子环境中的独特选择性。

该研究确立了[P₆₆₆₁₄]Cl作为绿色萃取剂的三大优势：①在0.5 M柠檬酸、35% IL浓度、A/O=1条件下实现96.2%回收率；②非极性稀释剂（正庚烷效率86.4%）优于氯仿；③10分钟快速达到萃取平衡。这项技术不仅为工业废水处理提供了低能耗方案，更开创了稀土回收流程中硼资源化新途径，推动循环经济发展。