一种利用热致变色溶剂从盐混合物中的碱金属阳离子直接提取锂的新方法

《Joule》：A novel approach for direct lithium extraction from alkali metal cations in brine mixtures using thermally switchable solvents

锂资源短缺背景下，本研究开发新型热响应溶剂选择性提取技术（S3E），通过调节溶剂亲水性实现锂的高效分离与再生。实验证明该技术对Li/Na选择性达13，Li/K达24，且在千分之一浓度比下仍保持选择性，经四次循环提取锂回收率达40%。

　　

背景与规模

锂对于能源存储至关重要，随着世界向低碳技术转型，对锂的需求预计将持续快速增长。含有锂的盐水，特别是来自地热能和油田储层的替代资源，将在满足现有供应与未来需求之间发挥重要作用。然而，由于锂离子（Li⁺）浓度低且存在大量其他阳离子，传统的蒸发浓缩回收方法并不适用于这些替代资源。本研究介绍了一种新型的直接锂提取技术——可切换溶剂选择性提取（S³E），该技术利用热可切换溶剂从盐水中提取锂离子。研究强调了S³E技术在分离锂离子（Li⁺）与钠离子（Na⁺）和钾离子（K⁺）方面的潜力，同时还能实现较高的回收率。

亮点

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一种新型直接锂提取技术的概念验证

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这种新型技术使用了具有热可切换亲水性的溶剂

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对于萨尔顿海（Salton Sea）的地热盐水，锂离子（Li⁺）与钠离子（Na⁺）的选择性约为13，锂离子（Li⁺）与钾离子（K⁺）的选择性约为24，锂离子（Li⁺与镁离子（Mg²⁺）的选择性趋于无穷大

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胺类溶剂可以在连续提取过程中循环使用，且选择性不会降低

总结

本研究提出了基于可切换溶剂选择性提取（S³E）的直接锂提取方法。S³E利用具有热可切换亲水性的胺类溶剂从盐水中提取锂离子（Li⁺和水；通过简单的温度变化，溶剂可切换到疏水状态，从而得到纯化的锂产品并实现溶剂的再生。实验表明，该技术对不同化学结构的胺类溶剂均表现出对锂离子的优先提取能力，锂离子与钠离子的选择性可高达约10。即使在锂离子浓度远低于钠离子或钾离子的情况下，这种选择性也能得到保持。对于模拟的萨尔顿海地热盐水，锂离子与钠离子的选择性约为13，锂离子与钾离子的选择性约为24；由于胺类溶剂的碱性，镁离子会以Mg(OH)₂的形式完全沉淀去除。此外，重复进行半批次提取循环后，溶剂可再生，并且锂的回收率仍能达到40%，同时保持其选择性。

图形摘要