Необходимо зарегистрироваться, чтобы получить доступ к полным текстам статей и выпусков журналов!
- Название статьи
- Эффективные сорбенты для извлечения ионов лития из водных растворов и природных рассолов
- Авторы
- Филатова Елена Геннадьевна efila@list.ru, канд. техн. наук; доцент, Иркутский национальный исследовательский технический университет, Иркутск, Россия
Зелинская Елена Валентиновна zelinskaelena@mail.ru, д-р техн. наук, профессор, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия
Монхороева Любовь Михайловна lubamon071299@gmail.com, аспирантка, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия
Матиенко Ольга Ивановна olga_pomazkina@mail.ru, канд. хим. наук, доцент, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия
Барахтенко Вячеслав Валерьевич antivsyo@yandex.ru, канд. техн. наук, доцент, Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия
- В разделе
- ВОДОПОДГОТОВКА И ВОДООЧИСТКА
- Ключевые слова
- литий / селективные сорбенты / сорбенты на основе оксидов алюминия, марганца и титана / геотермальные и пластовые рассолы
- Год
- 2025 номер журнала 4 Страницы 11 - 19
- Индекс УДК
- 544.723.23
- Код EDN
- HHSMRZ
- Код DOI
- 10.52190/2073-2589_2025_4_11
- Финансирование
- Тип статьи
- Научная статья
- Аннотация
- Приведены актуальные сведения об эффективных сорбентах для извлечения ионов лития из водных растворов и природных рассолов. В последние 10-15 лет для селективного извлечения лития наиболее востребованными являются сорбенты интеркаляционного типа на основе гидроксида алюминия, оксидов марганца и титана. Сорбенты на основе оксидов марганца и оксидов титана демонстрируют более высокие сорбционные емкости при извлечении лития из водных растворов. Практическое применение таких сорбентов ограничено эксплуатационными затратами и циклами использования. Многочисленные исследования показали, что сорбенты на основе гидроксида алюминия подходят для извлечения лития из морской воды, соленых озер и геотермальных рассольных растворов, но их крупномасштабное промышленное использование еще предстоит наладить. В случае использования других материалов, таких как органические ионообменники или цеолиты, они в основном обладают низкой селективностью по отношению к ионам лития, что нецелесообразно при практическом извлечении ценного компонента.
- Полный текст статьи
- Для прочтения полного текста необходимо купить статью
- Список цитируемой литературы
-
Eftekhari A. Aqueous lithium batteries // Advanced Energy Materials. 2018. V. 8(24). P. 14.
Liu Y., Zhou Q., Cui G. Machine learning boosting the development of advanced lithium batteries // Small Methods. 2021. V. 5(8). P. 17.
Wang Q., Liu B., Shen Y., Wu J., Zhao Z., Zhong C., Hu W. Confronting the challenges in lithium anodes for lithium metal batteries // Advanced Science. 2021. V. 8( 17). P. 25.
Ambrose H., Kendall A. Understanding the future of lithium: part 1, resource model // Journal of Industrial Ecology. 2020. V. 24. P. 80-89.
Haddad A. Z., Hackl L., Akuzum B., Pohlman G., Magnan J.-F., Kostecki R. How to make lithium extraction cleaner, faster and cheaper - in six steps // Nature. 2023. V. 616. P. 245-248.
He X., Kaur S., Kostecki R. Mining lithium from seawater // Joule. 2020. V. 4(7). P. 1357-1358.
Ji Z. Y., Chen Q. B., Yuan J. S., Liu J., Zhao Y. Y., Feng W. X. Preliminary study on recovering lithium from high Mg2+/Li+ ratio brines by electrodialysis // Separation and Purification Technology. 2017. V. 172. P. 168-177.
Zhong J., Lin S., Yu J. G. Li+ adsorption performance and mechanism using lithium/aluminum layered double hydroxides in low grade brines // Desalination. 2021. V. 505. P. 1143.
Xue Z. X., Zhang P. R., Zhang Q., Wang C. M., Mao L. J., Zhou Z. L., Ju H. Q., Sun J. H., Shao F., Zou X. W., Li B., Qi M. X., Jia Y. Z., Jing Y. Lithium isotope separation by precipitation method coupled with solvent extraction with 1-Hydroxy-4-(p-toluidino) anthraquinone // Journal of Molecular Liquids. 2023. V. 391. P. 123131.
Zhang B. G., Wang L., Liu Y. B., Zhang Y. J., Zhang L. P., Shi Z. N. Can metallic lithium be electrochemically extracted from water, the universal solvent? // Journal of Molecular Liquids. 2021. V. 342. P. 117545.
Liu L. H., Kuang Q. J., Xu S. J., Pan W. M., Liu Y. Z., Zhou J. X., Tang A. P., Xu J. R. Enhanced lithium-ion adsorption by recyclable lithium manganese oxide-sepiolite composite microsphere from aqueous media: fabrication, structure, and adsorption characteristics // Journal of Molecular Liquids. 2023. V. 380. P. 121780.
Pu X. H., Du X. H., Jing P., Wei Y. H., Wang G. C., Xian C. X., Wu K. P., Wu H., Wang Q., Ji X. B., Zhang Y. Interface and defect engineering enable fast and high-efficiency Li extraction of metatitanic acid adsorbent // Chemical Engineering Journal. 2021. V. 425. P. 130550.
Shi C. L., Li H. X., Liu B., Qin Y. R., Song G. X. Solvent extraction of lithium from aqueous solution using an ammonium ionic liquid // Journal of Molecular Liquids. 2020. V. 304. P. 112756.
Li E. Z., Zhang F. Y., Cheng F. Q., Cheng H. G. High selective adsorption of lithium by photochromic porous SP-C/PVDF membranes with the driven force of an external electric field // Journal of Molecular Liquids. 2023. V. 372. P. 121160.
Менжерес Л. Т., Рябцев А. Д., Мамылова Е. В. Селективный сорбент для извлечения лития из хлоридных высокоминерализованных рассолов // Известия Томского политехнического университета. 2004. Т. 307. № 7. С. 76-80.
Sevastyanov O. M. Trace elements in underground waters of the Orenburg field // Geology of oil and gas. 1992. № 10. P. 5-6.
Литвиненко В. И. Экологические и технологические основы комплексной переработки пластовых вод нефтяных месторождений (на примере Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции): дисс. … д-ра техн. наук. - М.: НИиПИ "ПечорНИПИнефть". 2000. С. 42, 232, 242.
Коцупало Н. П. Физико-химические основы получения селективных сорбентов и создание технологий извлечения лития из рассолов с их использованием: дисс. … д-ра техн. наук. - Новосибирск: ИХТТМ СО РАН, ЗАО "Экостар-Наутех". 2000. С. 13-14.
Orooji Y., Nezafat Z., Nasrollahzadeh M., Shafiei N., Afsari M., Pakzad K., Razmjou A. Recent advances in nanomaterial development for lithium ion-sieving technologies // Desalination. 2022. V. 529. P. 115624.
Weng D., Duan H., Hou Y., Wu B., Yang L., Li L., Wang D. Introduction of manganese based lithium-ion Sieve-A review // Progress in Natural Science: Materials International. 2020. V. 30. P. 139-152.
Navarrete-Casas R., Navarrete-Guijosa A., Valenzuela-Calahorro C., Lopez-Gonzalez J. D., Garcia-Rodriguez A. Study of lithium ion exchange by two synthetic zeolites: kinetics and equilibrium // Journal of Colloid and Interface Science. 2007. V. 306. P. 345-353.
Weng D., Duan H., Hou Y. et al. Introduction of manganese based lithium-ion Sieve-A review // Progress in Natural Science: Materials International. 2020. V. 30. P. 139-152.
Lai X., Yang Y., Zhang C., Wang Y., Li J., Chen Q. Adsorption-desorption properties of granular EP/HMO composite and its application in lithium recovery from brine // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2020. V. 59(16). P. 7913-7925.
Moazeni M., Hajipour H., Askari M., Nusheh M. Hydrothermal synthesis and characterization of titanium dioxide nanotubes as novel lithium adsorbents // Materials Research Bulletin. 2015. V. 61. P. 70-75.
Reich R., Deditius A., Uribe F., Palacios C. Lithium extraction techniques and the application potential of different sorbents for lithium recovery from brines // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2022. P. 1-20.
Ighalo J. O., Igwegbe C. A., Adeniyi A. G., Adeyanju C. A. Utilisation of adsorption as a resource recovery technique for lithium in geothermal water // Journal of Molecular Liquids. 2022. V. 365. P. 120107.
Orooji Y., Nezafat Z., Nasrollahzadeh M., Shafiei N. et al. Recent advances in nanomaterial development for lithium ionsieving technologies // Desalination. 2022. V. 529. P. 100638.
Safari S., Lottermoser B. G., Alessi D. S. Metal oxide sorbents for the sustainable recovery of lithium from unconventional resources // Applied Materials Today. 2020. V. 19. P. 100638.
Xu X., Chen Y., Wan P., Gasem K. A. M., Wang K., He X., Fan M. Extraction of lithium with functionalized lithium ion-sieves // Progress in Materials Science. 2016. V. 84. P. 276-313.
Hossain S. M., Campen A., Brown L., Mihaylov M., MacFarlane D. R. Preparation of effective lithium-ion sieve from sludge-generated TiO2 // Desalination. 2022. V. 525. P. 115491.
Sun Y., Wang Q., Chen C., Tan X., Wang X. Highly efficient lithium recovery from pre-synthesized chlorine-ion intercalated LiAl-layered double hydroxides via a mild solution chemistry process // Materials. 2019. V. 12(12). P. 1968.
Yu H., Naidu G., Zhang C., Nghiem L. D., Jeong S., Vigneswaran S. Metal-based adsorbents for lithium recovery from aqueous resources // Desalination. 2022. V. 539. P. 115951.
Xu P., Hong J., Qian G., Xu Z. P. Materials for lithium recovery from salt lake brine // Journal of Materials Science. 2021. V. 56. P. 16-63.
Jiang H., Yang Y., Lin Z., Zhao Y. Adsorption of lithium ions on lithium-aluminum hydroxides: equilibrium and kinetics // Canadian Journal of Chemical Engineering. 2020. V. 98(2). P. 544-555.
Sun Y., Wang Q., Chen C., Tan X., Wang X. Recent advances in magnesium/lithium separation and lithium extraction technologies from salt lake brine // Separation and Purification Technology. 2021. V. 256. P. 117807.
Li L., Deshmane V. G., Paranthaman M. P., Bhave R., Moyer B. A., Harrison S. Lithium recovery from aqueous resources and batteries: a brief review // Johnson Matthey Technology Review. 2018. V. 62(2). P. 161-176.
Lv S., Wang Y., Zheng L., Yang Y., Li J. Anion regulation strategy of lithium-aluminum layered double hydroxides for strengthening resistance to deactivation in lithium recovery from brines // Chemical Engineering Journal. 2023. V. 472. P. 145026.
Dong M., Xue X., Yang H., Wang K. Lithium adsorption properties of porous LiAl-layered double hydroxides synthesized using surfactants // Journal of Saudi Chemical Society. 2022. V. 26(5). P. 101535.
Stringfellow W. T., Dobson P. F. Technology for the recovery of lithium from geothermal brines // Energies. 2021. V. 14(20). P. 6805.
Hu F., Chen X., Zhang W., Song J., Zhao Y. Quantitative effects of desorption intensity on structural stability and readsorption performance of lithium/aluminum layered double hydroxides in cyclic Li+ extraction from brines with ultrahigh Mg/Li ratio // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2020. V. 59(30). P. 13539-13548.
Baudino L., Virga A., Pirri C. F., Verga F. Recent advances in the lithium recovery from water resources: from passive to electrochemical methods // Advanced Science. 2022. V. 9(27). P. 2201380.
What Is the Best Way for Recovering Lithium from Geothermal Brine? [Electronic resource]. URL: https://www.samcotech.com/ technologies/ (accessed: 18.04.2024).
Burba J. L. et al. (Terralithium LLC) - Patent US8753594B1 - Sorbent for lithium extraction - Publication date: 2014-06-17.
Буслаев Е. С., Нурутдинов А. С., Войкина Г. Р. и др. Оценка потенциала извлечения коммерчески востребованных металлов из попутно добываемых пластовых вод в ПАО "Татнефть" // Минерально-сырьевая база металлов высоких технологий. 2021.
Qian Chen, Zhijie Chen, Hongqiang Li et al. Advanced lithium ion-sieves for sustainable lithium recovery from brines // Sustainable Horizons. 2024. V. 9. P. 100093.
Bao L.-R., Zhang J.-Z., Tang W.-P. et al. Synthesis and adsorption properties of metal oxide-coated lithium ion-sieve from salt lake brine // Desalination. 2023. V. 546. P. 116196.
Choi S., Hwang G., Ilyas S. et al. Inorganic nanofiber as a promising sorbent for lithium recovery // Separation and Purification Technology. 2020. V. 242. P. 116757.
Herrmann L., Kaymakci E., Ghergut I. et al. Lithium extraction from geothermal brines in the Upper Rhine Graben: A case study of potential and current state of the art // Hydrometallurgy. 2023. V. 221. P. 106131.
Zhong J., Lin S., Yu J. Li+ adsorption performance and mechanism using lithium/ aluminum layered double hydroxides in low grade brines // Desalination. 2021. V. 505. P.114983.
Kotsupalo N. P., Ryabtsev A. D., Menzheres L. T., Kurakov A. A. Effect of structure on the sorption properties of chlorine-containing form of double aluminum lithium hydroxide // Russian Journal of Applied Chemistry. 2013. V. 86. P. 482-487.
Harrison S., Sharma C. V. K., Conley M. S. Porous activated alumina based sorbent for lithium extraction. US Patent 8753594B1. 2014.
Khalil A., Mohammed S., Hashim K. S., Al-Saati N. H. Lithium recovery from brine: recent developments and challenges // Desalination. 2022. V. 528. P. 115611.
Zhong J., Lin S., Yu J. Lithium recovery from ultrahigh Mg2+/Li+ ratio brine using a novel granulated Li/Al-LDHs adsorbent // Separation and Purification Technology. 2021. V. 256. P. 117780.
Paranthaman M. P., Li L., Luo J., Hoke T., Ucar H., Moyer B. A., Harrison S. Recovery of lithium from geothermal brine with lithium-aluminum layered double hydroxide chloride sorbents // Environmental Science & Technology. 2017. V. 51(22). P. 13481-13486.
Lee J. M., Burba W. C. Recovery of Lithium From Brines. US Patent 4116855A. 1978.
Herrmann L., Kaymakci E., Ghergut I., Sauter M. Lithium extraction from geothermal brines in the Upper Rhine Graben: A case study of potential and current state of the art // Hydrometallurgy. 2023. V. 221. P. 106131.
Hu H., Guo J., Liu M., Li Y. Preparation and characterization of high-stability lithium ion-sieves with aluminosilicate framework // Hydrometallurgy. 2022. V. 213. P. 105929.
Wu B., Xiong L., Chen S., Tian B., Zhuang L. et al. Preparation and characterization of high-stability lithium ion-sieves with aluminosilicate framework // Hydrometallurgy <https://www.sciencedirect.com/journal/hydrometallurgy>. 2022. V. 213. P. 105929.
World Battery Production [Electronic resource]. URL: https:// energycentral.com/c/ec/world-battery-production (accessed: 10.04.2021).
Ling Li, Deshmane V. G. Lithium Recovery from Aqueous Resources and Batteries: A Brief Review // Johnson Matthey Technol. Rev. 2018. V. 62(2). P. 161-176.
Zhang L., Zhou D., Yao Q., Zhou J. Preparation of H2TiO3-lithium adsorbent by the sol-gel process and its adsorption performance // Applied Surface Science. 2016. V. 368. P. 82-87.
Wajima K., Munakata K., Uda T. Adsorption behavior of lithium from seawater using manganese oxide adsorbent // Japanese Journal of Plasma Science and Nuclear Fusion Research. 2012. V. 7. P. 2405021-2405021.
Kitajou T., Suzuki T., Nishihama S., Yoshizuka K. Selective recovery of lithium from seawater using a novel MnO2 type adsorbent. II-Enhancement of lithium ion selectivity of the adsorbent // Ars Separatoria Acta. 2003. P. 97-106.
Chitrakar R., Kanoh H., Miyai Y., Ooi K. A new type of manganese oxide (MnO2·0.5H2O) derived from Li1.6Mn1.6O4 and its lithium ion-sieve properties // Chemistry of Materials. 2000. V. 12(10). P. 3151-3157.
Chitrakar R., Kanoh H., Miyai Y., Ooi K. Recovery of lithium from seawater using manganese oxide adsorbent (H1.6Mn1.6O4) derived from Li1.6Mn1.6O4 // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2001. V. 40(9). P. 2054-2058.
Chitrakar R., Makita Y., Ooi K., Sonoda A. Magnesium-doped manganese oxide with lithium ion-sieve property: lithium adsorption from salt lake brine // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 2013. V. 86(7). P. 850-855.
Ooi K., Miyai Y., Sakakihara J. Mechanism of lithium (1+) insertion in spinel-type manganese oxide. Redox and ion-exchange reactions // Langmuir. 1991. V. 7(6). P. 1167-1171.
Nakazawa N., Tamada M., Seko N., Ooi K., Akagawa S. Experimental studies on rare metal collection from seawater // Proceedings of the Ninth ISOPE Ocean Mining Symposium. 2011.
Sharkh S., Al-Amoudi A., Farooque M. Seawater desalination concentrate - a new frontier for sustainable mining of valuable minerals // NPJ Clean Water. 2022. V. 5(1). P. 9.
Chung K. S., Lee J. C., Kim E. J., Lee K. C., Kim Y. S., Ooi K. Recovery of lithium from seawater using nano-manganese oxide adsorbents prepared by gel process // Materials Science Forum. 2004. V. 449-452. P. 277-280.
Hawash S., Abd El Kader E., El Diwani G. Methodology for selective adsorption of lithium ions onto polymeric aluminium (III) hydroxide // Journal of American Science. 2010. V. 6(11). P. 301-309.
Chung K.-S., Lee J.-C., Kim W.-K., Kim S. B., Cho K. Y. Inorganic adsorbent containing polymeric membrane reservoir for the recovery of lithium from seawater // Journal of Membrane Science. 2008. V. 325(2). P. 503-508.
Marthi R., Smith Y. R. Application and limitations of a H2TiO3-Diatomaceous earth composite synthesized from titania slag as a selective lithium adsorbent // Separation and Purification Technology. 2021. V. 254. P. 117580.
Wang S., et al. Hydrothermal synthesis of lithium-enriched b-Li2TiO3 with an ion-sieve application: excellent lithium adsorption // RSC Advances. 2016. V. 6(104). P. 102608-102616.
Shukla A. K., Ramasse Q. M., Ophus C., Duncan H., Hage F., Chen G. Unravelling structural ambiguities in lithium- and manganese-rich transition metal oxides // Nature Communications. 2015. V. 6. P. 8711.
Ammundsen B., Paulsen J. Novel lithium-ion cathode materials based on layered manganese oxides // Advanced Materials. 2001. V. 13(12-13). P. 943-956.
Li L., Deshmane V. G., Paranthaman M. P., Bhave R., Moyer B. A., Harrison S. Lithium recovery from aqueous resources and batteries: A brief review // Johnson Matthey Technology Review. 2018. V. 62(2). P. 161-176.
Renew J., Hansen T. Geothermal thermoelectric generation (G-TEG) with integrated temperature driven membrane distillation and novel manganese oxide for lithium extraction. Birmingham, AL: Southern Research Institute, 2017.
Kölbel L., Slunitschek K., Kaymakci E. et al. Lithium recovery from geothermal brines: An investigation into radioactive nuclide uptake on lithium manganese-oxide (LMO) granules // Hydrometallurgy. 2024. V. 224. P. 106266.
Orooji Y., et al. Recent advances in nanomaterial development for lithium ion-sieving technologies // Desalination. 2022. V. 529. P. 115624.
Wang S., Li P., Zhang X., Zheng S., Zhang Y. Selective adsorption of lithium from high Mg-containing brines using HxTiO3 ion sieve // Hydrometallurgy. 2017. V. 174. P. 21-28.
Zhang L., Zhou D., Yao Q., Zhou J. Preparation of H2TiO3-lithium adsorbent by the sol-gel process and its adsorption performance // Applied Surface Science. 2016. V. 368. P. 82-87.
- Купить
- 500.00 руб
