低品質鹵水也能提取鋰資源

由南京大學現代工程與應用科學學院教授周豪慎、何平與南京大學功能材料與智能制造研究院助理教授楊思勰組成的團隊，研究了已知的含鋰水域及其相應的提鋰技術，首次提出了“低品質鹵水”這一概念，并強調其在全球鋰資源可持續供應中的關鍵作用。12月12日，相關研究成果發表在《自然》。

該團隊通過對全球主要水體鋰資源開發情況的公開數據進行調研分析，從水體開采程度和所用技術的角度提出了“低品質鹵水”這一概念，即鋰濃度低于0.26g/l，或鎂鋰比高于6.15的鹵水資源，通常包括海水、沉積水、地熱流體、油田產出水和某些鹽湖鹵水等。這些鹵水雖然鋰含量較低，但其總儲量巨大，并且在全球范圍內分布廣泛。因此，這些資源被認為是未來應對鋰短缺、補充鋰供給的潛在來源。

然而，由于鋰在低品質鹵水中的濃度較低，且與其他離子，特別是鎂離子，存在較強的競爭關系，適用于高品質鹵水的傳統鋰提取方法通常難以高效地從低品質鹵水中提取鋰。因此，如何高效且環保地從這些復雜的低品質鹵水中提取鋰，成為全球研究的重要課題。

文章重點討論了沉淀法、萃取法、吸附技術、膜分離技術四種提取技術。

周豪慎表示，盡管材料創新、多級提取和多技術多資源協同提取等方案顯著推進了低品質鹵水鋰提取技術的進步，但現階段該領域仍然面臨一些關鍵問題阻礙其大規模實用化，如提高提取效率、減少成本、優化操作條件等。未來的研究需要聚焦于提高提取過程的經濟性、縮短生產周期，并進一步降低環境影響。

同時，團隊從分離過程中的原液、中間相和濃縮液三個狀態出發，系統剖析了各個技術路線中實現離子分離所利用的包括驅動力、脫水能、晶格能、擴散速率等不同機制，闡述了鋰元素與干擾離子的分離原理和方法策略，提出了鋰離子分離的驅動力和能級差理論，為后續新型鋰提取技術的開發提供了新思路。

據悉，楊思勰、南京大學現代工程與應用科學學院博士生王義鋼為論文共同第一作者，何平、周豪慎為論文通訊作者。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-08117-1