污水中也能提取“鋰”？跨學科團隊找到了一種省錢又高效的好方法

任何使用手機、筆記本電腦或電動汽車的人都必須依賴鋰。該元素的需求量很大，盡管世界各地的鋰供應充足，但獲取和提取鋰仍然是一個具有挑戰性且效率低下的過程。

一個由工程師和科學家組成的跨學科團隊正在開發一種從受污染水體中提取鋰的方法。

近日，發表在《美國國家科學院院刊》上的新研究可以簡化從鹽水中提取鋰的過程，有可能創造更大的供應量并降低電池元件的成本，為電動汽車、電子產品和廣泛的范圍提供動力的其他設備。

目前，鋰最常見的是使用太陽能蒸發從南美洲的鹽水中獲取，這是一個昂貴的過程，而且可能需要數年時間，此外，在這過程中還會損失大量鋰。

德克薩斯大學奧斯汀分校和加利福尼亞大學圣巴巴拉分校的研究小組設計了一種膜，可將鋰與其他離子（如鈉）精確分離，從而顯著提高了收集令人垂涎的元素的效率。

德克薩斯大學奧斯汀分校 McKetta 化學工程系教授 Benny Freeman 說：“這項研究的發現對于解決鋰的主要資源限制具有重要意義，并且有可能從石油和天然氣生產中產生的水中提取鋰用于電池和論文的合著者。”

除了鹽水之外，石油和天然氣生產中產生的廢水也含有鋰，但今天仍未開發。

研究人員表示，德克薩斯州 Eagle Ford 頁巖的水力壓裂僅一周的水就有可能為 300 個電動汽車電池或 170 萬部智能手機生產足夠的鋰。這個例子顯示了這種新技術在大幅增加鋰供應和降低依賴它的設備的成本方面的機會規模。

這一發現的核心是研究人員使用冠醚制造的新型聚合物膜，冠醚是具有特定化學功能的配體，可以結合某些離子。

冠醚之前并未作為水處理膜的組成部分進行應用或研究，但它們可以針對水中的特定分子——鋰提取的關鍵成分。

在大多數聚合物中，鈉通過膜的速度比鋰快。然而，在這些新材料中，鋰比鈉移動得更快，鈉是含鋰鹽水中的常見污染物。

通過計算機建模，該團隊發現了為什么會發生這種情況。鈉離子與冠醚結合，減慢它們的速度，而鋰離子保持未結合狀態，使它們能夠更快地通過聚合物。

這些發現代表了膜科學的一個新前沿，需要大學之間在聚合物合成、膜表征和建模模擬等領域進行全面合作。該研究得到了水和能源系統材料中心的支持，該中心是由美國能源部資助的 UT Austin 能源前沿研究中心。

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