Инновационная мембранная технология обеспечивает эффективное извлечение лития из водных источников

Прорыв в материаловедении привел к разработке новой мембраны, предназначенной для выборочного извлечения лития из воды, что потенциально открывает огромные неиспользованные запасы этого критически важного энергетического металла.

Хотя традиционные источники лития в значительной степени зависят от добычи твёрдых пород и испарения соляных озёр, большая часть лития на планете фактически растворена в морской воде и подземных рассолах. Однако выделение лития из этих источников исторически было дорогостоящим и неэффективным из-за присутствия конкурирующих ионов.

Новая мембрана разделяет ионы в воде по их размеру и электрическому заряду. Она разработана для фильтрации нежелательных катионов — положительно заряженных ионов — и позволяет более эффективно изолировать литий.

Сама мембрана состоит из вермикулита — широко распространённого в природе и относительно недорогого глинистого минерала. С помощью специальной технологии материал расслаивается на сверхтонкие листы, толщина каждого из которых составляет всего одну миллиардную часть метра, а затем собирается в слоистую фильтрующую структуру.

Для поддержания структурной целостности мембраны в водной среде между слоями встраиваются микроскопические столбики оксида алюминия. Они действуют как стабилизирующие опоры и помогают контролировать поверхностный заряд мембраны.

Ключевое нововведение в конструкции заключается в изменении поверхностного заряда мембраны для повышения селективности по литию. Введение ионов натрия изменяет профиль заряда мембраны, позволяя ей лучше притягивать ионы лития и отталкивать ионы аналогичного размера, но менее желательные, например, магний. Дополнительные ионы натрия используются для дальнейшего сужения размера пор, обеспечивая прохождение более мелких ионов, таких как натрий и калий, в то время как более крупные ионы лития задерживаются.

Этот двойной подход — дискриминация как по ионному радиусу, так и по электрическому заряду — позволяет значительно улучшить извлечение лития из разбавленных источников, таких как морская вода и рассолы.

Такие достижения в области селективного разделения ионов могут открыть путь к более диверсифицированным и доступным на внутреннем рынке поставкам лития. Они также способны снизить зависимость от географически концентрированных горнодобывающих предприятий и открыть новые возможности добычи лития в местах, ранее считавшихся нерентабельными.