Группа ученых из университета Райса (США) нашла способ превратить токсичные пер- и полифторалкильные вещества (ПФАС), которые загрязняют окружающую среду, в высокотехнологичный инструмент для извлечения лития из высокосоленого рассола. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Water.
Добыча лития из рассола может быть менее вредной для окружающей среды, чем традиционная добыча, но все же сопряжена с такими проблемами, как селективность, стоимость и потребление воды. Мы увидели возможность использовать фтор, содержащийся в пер- и полифторалкильных веществах, для извлечения лития с помощью быстрого и менее вредного для окружающей среды процесса
Процесс начинается с отработанного активированного угля — материала, который используется для фильтрации ПФАС из противопожарной пены и воды. Обычно после заполнения его утилизируют как опасные отходы. Но команда увидела в нем источник фтора.
В ходе эксперимента углерод, насыщенный ПФАС, смешивался с высокосолевым раствором, создавая уникальную реакционную среду, в которой захваченные анионы фтора высвобождались и связывались с катионами лития. Для этого ученые использовали метод мгновенного Джоулева нагрева. Они воздействовали на смесь высокоэнергетическим импульсом, в результате чего температура за миллисекунды поднималась выше 1000 °C.
Но превратить литий в соль — это только полдела, отмечают исследователи. Рассол — это смесь из кальция, магния и калия. Чтобы отделить «белое золото» от остальных элементов, команда снова применила нагрев. Воздействуя на смесь температурой в диапазоне от 1676 °C до 2260 °C, они смогли перевести фторид лития в газообразное состояние, оставив более тяжелые примеси, такие как фториды магния и кальция, в твердом виде.
В результате быстрой флэш-дистилляции был получен летучий поток лития чистотой 99%, а степень извлечения составила 82% всего за несколько секунд. Команда даже протестировала конечный продукт в реальных литий-ионных батареях. Восстановленный фторид лития был добавлен в стандартные электролиты для аккумуляторов. Обширные испытания подтвердили, что этот переработанный материал повышает стабильность и производительность литий-ионных аккумуляторов по сравнению с традиционными аналогами.
Таким образом, метод позволяет одновременно уничтожать опасные «вечные химикаты» и получать высококачественный литий для аккумуляторных батарей.
Ранее Наука Mail рассказывала, что натрий-ионные батареи превзошли литий-ионные по скорости зарядки.
