锂提取。学分:德克萨斯大学奥斯汀分校。任何使用手机、笔记本电脑或电动汽车的人都依赖锂。这种元素需求量很大。尽管世界各地的锂供应充足，但获取和提取锂仍然是一个具有挑战性且效率低下的过程。一个由工程师和科学家组成的跨学科团队正在开发一种从受污染的水中提取锂的方法。本周发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究可能会简化从盐水中提取锂的过程，有可能创造更大的供应，并降低为电动汽车、电子产品和各种其他设备供电的电池的成本。目前，锂最常见的来源是南美洲的盐水，使用太阳能蒸发，这是一个昂贵的过程，可能需要数年时间，并在此过程中损失大量锂。
来自德克萨斯大学奥斯汀分校和加州大学圣巴巴拉分校的研究团队设计了膜，用于精确分离锂和其他离子，如钠，大大提高了收集这种令人垂涎的元素的效率。
“这项研究的发现对解决锂的主要资源限制具有重要意义，并有可能从石油和天然气生产中产生的水中提取锂用于电池，”美国UT Austin的McKetta化学工程系教授本尼·弗里曼(Benny Freeman)说，他也是该论文的合著者。
除了盐水，石油和天然气生产中产生的废水也含有锂，但至今仍未开发。研究人员表示，仅德州鹰福特页岩水力发电一周的水量就有潜力生产足够300块电动汽车电池或170万部智能手机使用的锂。这个例子展示了这种新技术大幅增加锂供应和降低依赖它的设备成本的机会规模。
这一发现的核心是研究人员利用冠醚创造的一种新型聚合物膜，冠醚是具有特定化学功能的配体，可以结合某些离子。冠醚以前没有作为水处理膜的组成部分进行应用或研究，但它们可以靶向水中的特定分子——锂提取的关键成分。
在大多数聚合物中，钠通过膜的速度比锂快。然而，在这些新材料中，锂的移动速度比钠快，钠是含锂卤水中常见的污染物。通过计算机建模，该团队发现了这种情况发生的原因。钠离子与冠醚结合，使它们减速，而锂离子保持未结合，使它们能够更快地穿过聚合物。
这些发现代表了膜科学的一个新的前沿领域，需要大学之间在聚合物合成、膜表征和建模模拟等领域的合作。这项研究作为水和能源系统材料中心的一部分得到了支持，该中心是位于奥斯汀的能源前沿研究中心，由美国能源部资助。
该论文的主要作者是UCSB材料部的塞缪尔·沃诺克和犹他州奥斯汀化学工程系的拉胡尔·苏亚南尼和埃弗雷特·佐夫切克。其他贡献者是来自UT奥斯汀的文卡特·加内桑和弗里曼教授以及研究人员西奥多·j·迪伦施耐德；来自UCSB的化学工程助理教授克里斯·贝茨、化学教授马赫迪·阿布-奥马尔以及研究人员卡琳·g·汉森、寿照和桑乔依·慕克吉。
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