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04
2026
-
08
Desalination:页岩气废水“炼”锂：新型MXene膜实现高选择性回收
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研究背景
锂作为现代储能技术的关键资源，需求日益增长，推动了对页岩气废水等非常规锂资源的关注。从这类废水中回收锂，可将工业废弃物转化为有价值资源，但其成分远比盐湖卤水复杂，高盐度、共存竞争离子、有机物及悬浮杂质会严重干扰选择性锂提取，易导致膜污染和传质阻力增加。传统的吸附材料（如锂离子筛H₂TiO₃）虽有良好选择性，但在粉末状态下易团聚、难回收，且直接共混制备的混合基质膜常存在颗粒分散不均、活性位点埋没等问题。因此，亟需开发一种新型膜材料，能在复杂废水中稳定暴露活性位点、实现*锂传输并具备抗污染能力，以推动页岩气废水中锂资源的*回收利用。
页岩气废水可作为锂回收的潜在来源。然而，其复杂的组成，包括高盐度、有机物、共存离子和悬浮杂质，限制了 Li⁺ 的选择性提取。本文通过 Ti₃C₂ 介导的界面自组装，制备了一种基于聚砜（PSF）的 Ni-H₂TiO₃/Ti₃C₂ 吸附膜，实现了从原始页岩气废水中稳定、*的 Li⁺ 回收。Ti₃C₂ 纳米片提供了受限的二维界面，促进了 Ni-H₂TiO₃ 的均匀分布，*大程度减少了颗粒团聚，并在 PSF 支撑体上生成了集成的活性层。Ni-H₂TiO₃/Ti₃C₂-PSF 膜表现出更高的水通量（142 L·m⁻²·h⁻¹），同时通量恢复率提高至 90%，表明其水传输和抗污染性能得到增强。动态过滤测试显示，新鲜膜和再生膜的穿透体积分别为 160 mL 和 150 mL，表明再生后膜仍保持了良好的 Li⁺ 过滤能力。经过十次吸附-脱附循环后，Li⁺ 吸附容量仅从 35.3 mg·g⁻¹ 轻微下降至 34.4 mg·g⁻¹。XPS 和 DFT 结果表明，Ti-O/C-O 位点以及 Ti₃C₂ 诱导的电子调控促进了 Li⁺ 的结合、界面电荷转移和离子迁移。本研究展示了界面调控在设计可从复杂页岩气废水中提取 Li⁺ 的膜方面的潜力。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/q_Pv6EFSx2smpJv5vqQ9Rw
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