科学家揭示高盐度盐湖卤水中高效提取锂离子的新技术
文摘
2024-11-17 07:30
青海
【研究背景】
近年来，随着锂离子电池在推动全球向低碳社会转型中日益重要的作用，对锂的需求不断上升。与主要通过硬岩矿石生产锂相比，从卤水资源中提取锂更具经济性和可持续性。然而，这一过程仍面临重大挑战，包括提取效率低，特别是在高盐度、成分复杂的卤水中，以及与镁（主要竞争离子）分离选择性差的问题。在此，澳大利亚蒙纳士大学化学与生物工程系王焕庭院士、澳大利亚昆士兰大学化学工程学院张西旺院士团队、澳大利亚蒙纳士大学/苏州工业园区蒙纳士科学技术研究院李之考博士、上海宝武集团环境资源科技有限公司李恩超博士携手展示了一种利用乙二胺四乙酸（EDTA）的松散纳滤工艺，用于从盐湖卤水中直接高效地提取Li+并有效利用Mg2+。通过EDTA4−与Mg2+之间的选择性结合，作者的工艺在工业条件下（127.06 g l−1）实现了超高的Mg2+拒绝率（99.85%）、超快的Li+通量（约4.34 mol m−2 h−1），以及前所未有的Li+/Mg2+分离因子（约679）。更重要的是，通过两级过滤工艺，Li+的回收率达到89.90%，而Mg2+废弃物被转化为纳米结构的Mg(OH)2，并且98.87%的EDTA4−可被再生。作者的可扩展工艺在最大化资源利用的同时，减少了环境影响，从而推动了向更可持续未来的转变。![]()
【图文解读】
（1）实验首次采用乙二胺四乙酸（EDTA）辅助的松散纳滤（EALNF）过程，实现了从高盐度盐湖卤水中直接高效提取锂离子（Li⁺）并有效利用镁离子（Mg²⁺）。该方法通过选择性结合EDTA⁴⁻和Mg²⁺，显著提高了提取效率。（2）实验通过松散纳滤技术，达到了99.85%的镁离子拒绝率和约4.34 mol m⁻² h⁻¹的锂离子通量。这一过程在工业条件下（127.06 g l⁻¹）实现了前所未有的锂/镁分离因子，约为679，展现了该方法在盐湖卤水锂提取中的优越性。（3）在两阶段过滤过程中，锂离子的回收率达到89.90%。同时，镁离子的废物被有效转化为纳米结构的Mg(OH)₂，进一步提升了资源的利用率。此外，实验中98.87%的EDTA⁴⁻可被再生，这意味着该过程不仅环保，还具有良好的经济性。![]()
图1:不同锂提取工艺对比：蒸发沉淀法与EALNF法。![]()
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【结论展望】
本文的研究揭示了利用乙二胺四乙酸（EDTA）辅助的松散纳滤（EALNF）技术，在高盐度盐湖卤水中高效提取锂离子（Li⁺）的潜力。这一创新方法通过放大锂离子与镁离子之间的物理化学差异，实现了超高镁离子拒绝率和优异的锂离子通量，从而大幅提升了锂的回收效率和提取速度。这项研究不仅解决了传统提取方法中面临的资源浪费和环境污染问题，还展示了可持续利用盐湖资源的可能性。此外，EALNF过程生成的纳米结构Mg(OH)₂副产品，进一步提升了资源的经济价值，促进了循环经济的发展。该技术的成功实施为其他矿物资源的提取提供了重要启示，表明通过精确的化学合成与过程设计，可以在保证高效分离的同时，实现环保和经济效益的双重提升。这为未来锂资源的可持续开发铺平了道路，同时也为应对全球能源转型和资源短缺问题提供了新思路。原文详情：Yong, M., Tang, M., Sun, L.et al. Sustainable lithium extraction and magnesium hydroxide co-production from salt-lake brines. Nat Sustain (2024). https://doi.org/10.1038/s41893-024-01435-2
