研究背景

隨著全球能源結構的轉型和電動汽車産業的快速發展，锂資源的戰略地位日益凸顯。預計到2050年，全球對锂的需求將增加18至20倍。如何高效且可持續地開發锂資源，成爲當前亟待解決的戰略問題。目前，锂資源主要來源于硬岩礦和鹽湖鹵水。雖然硬岩礦提取速度較快且锂濃度高，但化學品消耗量大且對環境影響顯著。相比之下，鹽湖鹵水占全球锂資源62.6%，因其資源豐富、開采成本低，備受關注。然而，傳統的鹵水提锂工藝存在諸多問題：首先，蒸發-沈澱周期長達兩年，難以滿足快速增長的市場需求；其次，鹵水中鎂锂比例較高，增加了後續提純的難度並産生大量固體廢棄物；此外，生産一噸碳酸锂需耗廢接近500立方米淡水，進一步加劇了鹽湖地區的水資源壓力。這些問題嚴重限制了鹽湖锂資源的高效開發利用。爲了應對這些挑戰，直接鹽湖提锂（DLE）技術應運而生。吸附法、電化學法和膜分離法等新興分離技術通過利用锂、鎂離子的物理化學性質差異實現選擇性分離，展現出良好的應用前景。然而，由于锂、鎂離子物化性質相近，這些技術在實際應用中仍面臨分離效率低、材料合成複雜、運行不穩定等挑戰。同時，現有DLE技術難以有效處理高鹽度和成分複雜的鹽湖鹵水。

技術創新

为应对上述挑战，研究团队开发了EDTA辅助的疏松纳滤（EALNF）工艺，通过EDTA与镁离子的选择性螯合作用，显著放大了锂、镁离子在电性和尺寸上的差异，实现了锂资源的高效提取以及镁资源的有效增值利用。在处理高盐度、多组分的卤水（127.06 g/L，含有Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+）时，该工艺实现了接近100%的镁截留率，锂离子通量达到4.34 mol·m-2·h-1，锂镁分离系数高达约679，相较于现有纳滤技术提高了一个至两个数量级。通过两级过滤，锂离子全流程回收率高达90%，远超传统的蒸发-沉淀法（30-50%），并成功生产出电池级碳酸锂産品。此外，EDTA可实现接近100%的循环利用，且将盐湖中的镁资源转化为高附加值的纳米级氢氧化镁産品。碳酸锂作为锂电池和其他储能设备的关键原料，纳米级氢氧化镁因其优异的粒度和形貌调控能力，在橡胶阻燃、生物医药、碳捕集、污水处理等领域具有广泛应用。相比传统蒸发-沉淀工艺，该工艺省去了耗时的盐田晾晒步骤，将生产周期从1-2年大幅缩短至1-2个月。这不仅大幅提升了生产效率，而且能更有效响应快速变化的市场需求。EALNF工艺在经济性与环境友好性方面表现突出。例如，该工艺可在不稀释或仅少量稀释卤水的条件下运行，显著减少了淡水消耗，且每生产一吨碳酸锂能够产生251.9立方米的淡水，这对水资源紧缺的盐湖地区尤为重要。

本文亮點

EALNF工藝展現出高效穩定的分離性能。該工藝通過EDTA與鎂離子的選擇性螯合，顯著放大了锂、鎂離子之間的物理化學性質差異，從而顯著提高了分離效率。如圖1所示，EALNF工藝不僅有望取代傳統的鹽田晾曬步驟，還可替代吸附法和傳統納濾工藝。

EALNF工艺可有效转化盐湖镁资源。为提高工艺的经济性并最大限度地减少环境影响，研究团队实现了接近100%的EDTA4-回收。同时生成的纳米级氢氧化镁呈现出多种有序的纳米结构，包括纳米花形状（尺寸约为250 nm）、六边形纳米片（尺寸约为200 nm）以及规整的纳米小球（尺寸约为100 nm），其在阻燃剂或催化剂领域具有广泛应用潜力。

EALNF工艺具有经济与环境优势。传统工艺每生产一吨碳酸锂，会产生119吨固体废物，给盐湖地区带来严重的生态压力。相比之下，新工艺不仅提高了锂的回收率（可达90%，传统方法仅为30-50%），还将Mg2+废弃物转化为高附加值産品，极大提升了盐湖资源的综合利用效率。在淡水资源方面，新工艺可大幅降低淡水消耗，同时每生产一吨碳酸锂还能额外产出251.9立方米的淡水，这对淡水资源紧张的盐湖地区尤为关键。在经济性方面，研究团队通过物料流分析评估了新工艺的可行性。以龙木措湖卤水为例，新工艺不仅能生产电池级碳酸锂，还能同时生产纳米结构的Mg(OH)2，其总利润是传统工艺的3-4倍。与其他盐湖提锂技术相比，该工艺具有较高的工业成熟度，流程简便等优势，具有广阔的工业应用前景。

隨著電動汽車産業發展，锂資源戰略地位日益凸顯。然而傳統鹵水提锂工藝存在諸多問題，其中蒸發-沈澱周期長達兩年，難以滿足快速增長的市場需求。而研究團隊開發了EDTA輔助的疏松納(EALNF)工藝，通過EDTA與鎂離子的選擇性螯合作用，顯著放大了锂、鎂離子在電性和尺寸上的差異，實現了锂資源的高效提取以及鎂資源的有效增值利用。

通過兩級過濾，锂離子全流程回收率高達90%，遠超傳統的蒸發-沈澱法(30-50%)。相比傳統蒸發-沈澱工藝，該工藝省去了耗時的鹽田晾曬步驟，將生産周期從1-2年大幅縮短至1-2個月。