重大突破！Nature Sustain.：盐湖提锂，锂离子回收率高达近90%！

研究背景

锂（Li）是清洁能源转型中的关键元素，因其在锂离子电池中的重要作用而成为了研究热点。随着全球对低碳社会转型的推动，锂的需求不断上升，预计到2050年其生产将增长18到20倍。然而，传统的锂提取方法主要依赖于硬岩矿和盐湖卤水，硬岩采矿虽然能快速提取锂，但其对环境的负面影响及高能耗问题日益严重。同时，盐湖卤水中的高盐度、复杂成分和对镁（Mg²⁺）的选择性差，使得锂的提取过程效率低下，成为当前提取锂的重要挑战。

成果简介

为了解决这些问题，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提出了直接锂提取（DLE）技术，其中包括采用乙二胺四乙酸（EDTA）辅助的松散纳滤（EALNF）方法。

这一创新工艺利用EDTA⁴⁻与镁离子之间的选择性结合，实现了超高的镁离子拒绝率（99.85%）和超快的锂离子通量（约4.34 mol m⁻² h⁻¹），并在工业条件下实现了前所未有的锂/镁分离因子（约679）。经过两阶段过滤，该过程的锂回收率高达89.90%，同时将镁离子废物转化为纳米结构Mg(OH)₂，98.87%的EDTA⁴⁻可以再生。

以上成果在Nature Sustainability期刊上发表了题为“Sustainable lithium extraction and magnesium hydroxide co-production from salt-lake brines”的最新论文。此研究不仅优化了锂的提取过程，还最大化了资源的利用，显示出在推动向更可持续未来转型方面的巨大潜力。

研究亮点

（1）本实验首次采用松散纳滤（EALNF）结合乙二胺四乙酸（EDTA）技术，成功实现了从高盐度盐湖卤水中高效直接提取锂离子（Li⁺）和有效利用镁离子（Mg²⁺）。该过程展示了在工业条件下对锂和镁的高选择性。

（2）实验通过利用EDTA⁴⁻与Mg²⁺之间的选择性结合，达到了99.85%的镁离子拒绝率，显著提高了锂离子的通量，约为4.34 mol m⁻² h⁻¹。同时，锂/镁的分离因子达到了679，表现出优异的分离能力。

（3）在两阶段过滤过程中，锂的回收率高达89.90%，并且镁离子废物转化为纳米结构Mg(OH)₂，有效减少了环境影响。此外，98.87%的EDTA⁴⁻可以再生，确保了资源的循环利用。这一可扩展的过程不仅最大化了资源的利用，还为推动可持续未来提供了新的技术方案。

图文导读

图1: 不同锂提取工艺对比：蒸发沉淀法与EALNF法。

图2: 二元阳离子卤水的选择性结合与过滤。

图3: 盐湖卤水的过滤。

图4: 卤水资源综合利用及技术经济分析。

结论展望

EALNF策略提供了一种可持续高效的锂离子（Li⁺）提取及镁离子（Mg²⁺）回收方法，适用于复杂的高盐度卤水。该过程利用EDTA⁴⁻与Mg²⁺之间的选择性结合，放大了镁离子与锂离子之间的物理化学差异，使其在各种卤水条件下有效分离。

该方法在工业条件下实现了显著的锂离子通量和锂/镁分离因子，优于以往的纳滤研究，将锂离子的提取时间从几年缩短至几周。此外，EALNF过程几乎回收了所有的锂离子，并从富含[Mg-EDTA]²⁻的浓缩液中生成高价值的纳米结构Mg(OH)₂副产品，同时实现EDTA⁴⁻的高效再生，并减少试剂消耗。此外，这一创新技术通过大幅减少淡水消耗，提供了对盐湖地区淡水短缺的可持续解决方案。

因此，EALNF过程代表了锂提取的根本转变，为解决锂供应短缺和盐湖卤水中大量镁废物的关键挑战提供了一种简单、灵活且环保的解决方案，并在工艺导向思维上实现了重大进展，为可持续资源回收和循环锂经济铺平了道路。

文献信息

Yong, M., Tang, M., Sun, L. et al. Sustainable lithium extraction and magnesium hydroxide co-production from salt-lake brines. Nat Sustain (2024).

原创文章，作者：zhan1，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2024/10/25/dbde6a415f/

重大突破！Nature Sustain.：盐湖提锂，锂离子回收率高达近90%！

相关推荐