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中国研究团队开发流通式混合电容去离子单元 用于选择性回收锂离子

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58京牌 ,华中师范大学和华中科技大学的研究人员致力于制造一种系统,通过名为混合电容去离子单元(HCDC)的特殊电化学单元,来回收锂离子。

 (图片来源:azom)

在所有已知金属中,锂被视为具有最低密度的元素,广泛应用于冶金和航空领域。另外,这种金属还可用于可充电电池,应用于手机、等。为了满足日益增长的锂需求,开发低成本锂萃取分离技术,使其具有优良的萃取率和灵敏度,具有重要意义,因为常见的锂回收技术,如吸附法、溶剂萃取法等,都存在局限性。

在大多数情况下,经典方法之一是通过溶剂萃取,使用有害的有机溶剂进行锂分离。该过程需要使用分离膜,从而增加成本,限制了吸附法的规模化应用。还有一种电容去离子法(CD),但是这种方法不适合在含有多种离子(特别是阳离子)的水环境中回收锂离子。

混合电容去离子法(HCDI)

混合电容去离子法可以通过法拉第机制(即可逆氧化还原反应)进行收集。在该机制中,法拉第电极吸收/释放阳离子。为了克服以往锂回收的局限性,研究人员开发了一种易于操作的“一体化”电化学系统,将流动系统和所开发的混合电容去离子化装置融合在一起。

在此过程中,HCDI单元的流动通过阴离子交换膜(AEM)启动。阴离子交换膜可以防止阳离子被吸附在交流电极上。当电压保持稳定时,进入的Li+离子通过法拉第过程发生迁移,而Cl-离子被交流电极收集。在整个操作过程中,输入的水中的锂含量将减少。

为了充分提升HCDI系统的选择性锂去除性能,需要检测几个关键因素,包括外加电压、流动率和浓度。研究表明,当施加电压时,锂的吸附容量明显提高。此外,随着外加电势增加,吸附容量也随之增加。考虑到权衡能耗与吸附容量,理想的外加电压为1.0V。该过程比较稳定,离子吸附率约为90%。

结果表明,这种HCDI技术是可逆性的,可反复用于回收锂离子。

除了用于萃取锂离子,HCDI还可用于脱盐过程,预计将具有很高的离子去除率和良好的耐久性。这将有效提高电容去离子技术的效率和容量。然而,这是一项非常新颖的技术,还存在一定的缺陷,比如无法滤除病毒等有害物质,因此还需要进行大量研究。

综上所述,锂离子萃取工艺必不可少。研究人员提出并开发了高度稳定的HCDI技术,并已成功地从水溶液中回收锂离子。

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