《Nature Sustainability》 | 盐湖提锂新技术 效率提升十倍
《Nature Sustainability》 | 盐湖提锂新技术 效率提升十倍
锂资源作为电动汽车和储能设备的关键材料，其战略地位日益凸显。然而，传统卤水提锂工艺存在蒸发-沉淀周期长、资源回收率低等问题，难以应对快速增长的市场需求。近日，苏州工业园区蒙纳士科学技术研究院李之考博士团队在《Nature Sustainability》杂志上发表了一项重要研究成果，他们开发出一种新型乙二胺四乙酸（EDTA）辅助的疏松纳滤膜工艺，将盐湖锂资源的提取效率提升了十倍，并实现了镁资源的增值利用。
锂资源作为电动汽车产业和储能设备的关键材料，其战略地位日益凸显。然而，传统卤水提锂工艺存在蒸发-沉淀周期长、资源回收率低等问题，难以应对快速增长的市场需求。传统工艺通常依赖于自然蒸发，需要长达两年的时间来完成锂的提取，且回收率仅为30%至50%。随着全球对锂需求的急剧增加，特别是在新能源领域，开发更高效的提锂工艺成为各国关注的焦点。
李之考博士团队开发的EDTA辅助疏松纳滤（EALNF）工艺，通过利用EDTA与镁离子的选择性螯合作用，显著提高了锂与镁的分离效率。该工艺放大了两者在电性和尺寸上的差异，使得锂资源的提取效率大幅提升。实验数据显示，该工艺可通过两级过滤将锂离子的全流程回收率提高至90%，远远超过传统蒸发-沉淀工艺。同时，镁资源在提锂过程中得到了有效的增值利用。
该工艺不仅缩短了生产周期，将传统1至2年的提锂时间压缩至1至2个月，还显著降低了对环境的影响。研究团队表示，工艺中使用的EDTA可回收再利用，进一步提升了技术的可持续性。通过将废弃镁转化为纳米结构的氢氧化镁产品，实现了资源的循环利用。
这一研究成果为锂资源的高效提取提供了新的思路，有望推动新能源产业的进一步发展。专家指出，随着电动汽车和储能设备需求的持续增长，锂资源的高效开发与利用将在未来能源转型中发挥至关重要的作用。
研究背景与动机
随着全球向低碳经济转型，锂离子电池在电动汽车、储能等领域的需求激增，导致对锂资源的需求大幅上升。到2050年，全球锂的产量预计将增加18至20倍。然而，传统的锂提取方法，如硬岩矿石提取和盐湖卤水蒸发提取，存在效率低、环境破坏大等问题。特别是盐湖卤水中的高盐度和高镁含量使锂的提取与分离变得复杂。此外，传统提取方法耗时长、耗水量大，加剧了盐湖地区的水资源紧张。因此，开发一种高效、可持续的锂提取方法具有重要意义。
研究目标
本研究旨在开发一种基于乙二胺四乙酸（EDTA）辅助的松散纳滤（EALNF）工艺，从盐湖卤水中高效提取锂，同时实现镁的高效利用，降低环境影响并提高资源利用率。
研究方法
纳滤分离工艺：提出了EDTA辅助的松散纳滤技术，利用EDTA与镁离子的选择性结合，形成稳定的[Mg-EDTA]2-复合物，从而增强锂镁分离效率。该方法通过纳滤膜实现锂离子的快速通过，同时有效排除镁。
实验对象：选取了中国西藏龙木措盐湖卤水作为实验材料，卤水的总盐浓度为127.06 g/L。
工艺流程：采用两级过滤过程，最大限度提高锂的回收率，同时通过NaOH再生EDTA，实现循环利用。镁废料被转化为纳米结构的氢氧化镁，用于工业应用。
主要贡献
高效的锂镁分离：通过EDTA与镁的选择性结合，锂/镁分离系数达到679，远高于现有技术，锂回收率达到89.9%。
资源再利用：镁废料被转化为高附加值的纳米结构氢氧化镁，同时98.87%的EDTA被成功再生，减少了化学品消耗和成本。
环境友好型技术：相比传统蒸发沉淀法，该工艺减少了水资源的消耗，显著提高了锂的提取效率，降低了对盐湖地区环境的影响。
结论与未来发展
EALNF技术展示了在高盐度复杂卤水中高效提取锂和回收镁的巨大潜力，提供了一种更加环保和经济的解决方案。该工艺不仅加快了锂的提取速度，还减少了水资源的消耗，提升了盐湖资源的整体利用效率。
未来，该技术有望在全球范围内的盐湖地区广泛应用，并通过进一步优化实现更高的锂回收率和更低的成本，从而推动锂资源的可持续开发和利用。同时，镁副产物的工业应用前景广阔，进一步提升了该工艺的经济性。