Литий также может быть извлечен из сточных вод?

Любой, кто использует сотовый телефон, ноутбук или электромобиль, должен полагаться на литий. Существует большой спрос на этот элемент. Хотя литий находится в достаточном количестве во всем мире, получение и извлечение лития по-прежнему является сложным и неэффективным процессом.

Междисциплинарная команда инженеров и ученых разрабатывает метод извлечения лития из загрязненной воды.

Новое исследование, опубликованное на этой неделе в трудах Национальной академии наук, может упростить процесс извлечения лития из рассола, потенциально создавая большее предложение и снижая стоимость компонентов аккумуляторов для питания электромобилей, электроники и широкого спектра других устройств.

В настоящее время литий чаще всего получают из соленой воды в Южной Америке путем солнечного испарения, что является дорогостоящим процессом и может занять несколько лет. Кроме того, большое количество лития будет потеряно в этом процессе.

Исследовательские группы из Техасского университета в Остине и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали мембрану, которая может точно отделять литий от других ионов, таких как натрий, значительно повышая эффективность сбора желанных элементов.

Бенни Фримен, профессор кафедры химической инженерии Маккетта в Техасском университете в Остине, сказал: «Результаты этого исследования имеют большое значение для решения основных ресурсных ограничений лития, и можно извлекать литий из воды, полученной в результате добычи нефти и газа для батарей и соавтор статей».

Помимо рассола, сточные воды от добычи нефти и газа также содержат литий, но сегодня он не разработан. Исследователи заявили, что вода от гидравлического разрыва сланцев Eagle Ford в Техасе может произвести достаточно лития для 300 аккумуляторов электромобилей или 1,7 миллиона смартфонов всего за одну неделю. Этот пример показывает масштаб возможностей для этой новой технологии в значительном увеличении поставок лития и снижении стоимости оборудования, зависящего от него.

Ядром этого открытия является новая полимерная мембрана, изготовленная исследователями с использованием коронного эфира, который является лигандом со специфической химической функцией и может связывать некоторые ионы. Краун-эфиры ранее не применялись и не изучались в составе мембраны для очистки воды, но они могут быть ключевым компонентом экстракции лития, специфической молекулы в воде.

В большинстве полимеров натрий проходит через мембрану быстрее, чем литий. Однако в этих новых материалах литий движется быстрее, чем натрий, который является распространенным загрязнителем в литийсодержащем рассоле. С помощью компьютерного моделирования команда выяснила, почему это произошло. Ионы натрия объединяются с коронными эфирами, чтобы замедлить их, в то время как ионы лития остаются несвязанными, что позволяет им быстрее проходить через полимер.

Эти результаты представляют собой новый рубеж в мембранной науке и требуют всестороннего сотрудничества между университетами в области синтеза полимеров, характеристик мембраны, моделирования и симуляции. Исследование было поддержано Центром материалов водно-энергетической системы, Исследовательским центром UT Austin energy Frontier, финансируемым Министерством энергетики США.