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Multipass Nanofiltration for Lithium Separation with High Selectivity and Recovery
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2023-09-14 , DOI: 10.1021/acs.est.3c04220 Ruoyu Wang 1 , Rayan Alghanayem 2 , Shihong Lin 1, 2
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2023-09-14 , DOI: 10.1021/acs.est.3c04220 Ruoyu Wang 1 , Rayan Alghanayem 2 , Shihong Lin 1, 2
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Nanofiltration (NF) is a promising and sustainable process to extract Li+ from brine lakes with high Mg2+/Li+ mass ratios. However, a trade-off between Li/Mg selectivity and Li recovery exists at the process scale, and the Li/Mg selectivity of commercially and lab-made NF membranes in a single-pass NF process is insufficient to achieve the industrially required Li purity. To overcome this challenge, we propose a multipass NF process with brine recirculation to achieve high selectivity without sacrificing Li recovery. We experimentally demonstrate that Li/Mg selectivity of a three-pass NF process with a commercial NF membrane can exceed 1000, despite the compromised Li recovery as a result of co-existing cations. Our theoretical analysis further predicts that a four-pass NF process with brine recirculation can simultaneously achieve an ultrahigh Li/Mg selectivity of over 4500 and a Li recovery of over 95%. This proposed process could potentially facilitate efficient NF-based solute–solute separations of all kinds and contribute to the development of novel membrane-based separation technologies.
中文翻译:
用于高选择性和回收率的锂分离的多通道纳滤
纳滤(NF)是一种从高Mg 2+ /Li +质量比的卤水湖中提取Li +的有前途且可持续的工艺。然而,在工艺规模上,Li/Mg选择性和Li回收率之间存在权衡,单程纳滤工艺中商业和实验室制造的纳滤膜的Li/Mg选择性不足以达到工业所需的锂纯度。 。为了克服这一挑战,我们提出了一种带有盐水再循环的多通道纳滤工艺,以在不牺牲锂回收率的情况下实现高选择性。我们通过实验证明,尽管共存阳离子导致 Li 回收率受到影响,但使用商用 NF 膜的三程 NF 工艺的 Li/Mg 选择性可以超过 1000。我们的理论分析进一步预测,采用盐水再循环的四程纳滤工艺可以同时实现超过 4500 的超高 Li/Mg 选择性和超过 95% 的锂回收率。该工艺有可能促进各种基于纳滤的高效溶质-溶质分离,并有助于新型膜分离技术的发展。
更新日期:2023-09-14
中文翻译:
用于高选择性和回收率的锂分离的多通道纳滤
纳滤(NF)是一种从高Mg 2+ /Li +质量比的卤水湖中提取Li +的有前途且可持续的工艺。然而,在工艺规模上,Li/Mg选择性和Li回收率之间存在权衡,单程纳滤工艺中商业和实验室制造的纳滤膜的Li/Mg选择性不足以达到工业所需的锂纯度。 。为了克服这一挑战,我们提出了一种带有盐水再循环的多通道纳滤工艺,以在不牺牲锂回收率的情况下实现高选择性。我们通过实验证明,尽管共存阳离子导致 Li 回收率受到影响,但使用商用 NF 膜的三程 NF 工艺的 Li/Mg 选择性可以超过 1000。我们的理论分析进一步预测,采用盐水再循环的四程纳滤工艺可以同时实现超过 4500 的超高 Li/Mg 选择性和超过 95% 的锂回收率。该工艺有可能促进各种基于纳滤的高效溶质-溶质分离,并有助于新型膜分离技术的发展。