科学家开发新型二维膜助力盐湖提锂

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文章导读

你以为盐湖提锂卡在“提取”这一步？其实大部分工艺的命门，是膜材料一遇水就发生溶胀，导致镁锂傻傻分不清。中科院团队这次没走寻常路，他们提了一个反常识的“深度脱水”策略——不是控制水分子，而是通过600°C高温直接把层间水逼到近乎消失。这层膜在纯水里泡了30天，形变居然只有原子级别。我们最感兴趣的是，老卤测试后，镁锂比从15.1暴跌至0.5，碳酸锂纯度直接拉到99.2%。中国锂资源的提纯瓶颈，是否被这种看似粗暴的方法悄悄撕开了口子？

— 内容由好学术AI分析文章内容生成，仅供参考。

全球清洁能源转型背景下，锂资源的市场需求持续增长。目前全球锂储量主要富集于盐湖卤水中，但卤水高镁锂比特性导致提锂技术面临重大挑战。二维层状膜虽具有离子筛分优势，但其层间易受水分子溶胀影响，导致分离性能下降。

近期，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究团队提出“深度脱水”策略。该方法通过高温处理亲水蛭石膜，彻底排出层间水分，使层间距压缩至溶胀临界阈值以下。

研究团队在蛭石膜层间引入低水合能的单价铯离子，经600°C高温处理后，膜材料内部范德华力和静电引力显著增强，形成热力学稳定的抗溶胀结构。实验表明，经处理的膜材料在纯水中浸泡30天后层间距仅增加0.45埃，超声波冲击下仍保持结构完整。

该膜材料通过极窄通道设计实现锂镁选择性分离。实验数据显示，在优化电驱动条件下，膜材料锂离子渗透率达0.65mol m^-2h^-1，锂/镁分离选择性达148。团队在青海盐湖老卤实际测试中，将卤水镁锂比从15.1降至0.5，锂离子质量分数由6.1wt%提升至45.4wt%，最终获得纯度达99.2%的工业级碳酸锂。在连续十余天运行中，膜分离性能稳定，铯离子流失量低于2ppb。

相关研究成果发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）上。研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和中国博士后基金等的支持。

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