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为解决吸附剂粉末循环损耗高、操作流程复杂等问题，研究人员开展制备亲水性改性铝掺杂锰基吸附剂颗粒从页岩气废水反渗透浓缩液中回收锂的研究。结果显示该吸附剂性能优异，多次循环后吸附能力稳定。这为锂回收提供新途径。
在当今科技飞速发展的时代，锂电池作为能量存储的关键一环，广泛应用于电动汽车、电子设备等众多领域，其需求呈现出爆发式增长。这使得锂元素成为了备受瞩目的 “明星” 资源。然而，传统的锂矿开采方式不仅面临着资源日益枯竭的困境，还会对环境造成严重破坏。此时，页岩气废水（SGW）中的锂资源进入了研究者的视野。据估算，到 2030 年，中国预计产生 100 - 150 亿立方米的页岩气废水，其中蕴含着相当可观的锂资源，以四川盆地为例，页岩气废水中锂的中位数浓度约为 33mg/L 。但问题接踵而至，页岩气废水中锂浓度较低，回收难度大。目前常用的反渗透（RO）膜技术处理页岩气废水时，产生的反渗透浓缩液（SGW - ROC）虽锂离子有所富集，却含有大量有机物，这会严重影响锂吸附剂的性能。此外，现有的锰基吸附剂粉末存在内聚性强、流动性差、过滤时材料损失大等问题，极大地限制了其实际应用。因此，开发一种高效、稳定且能克服上述难题的锂吸附剂迫在眉睫。
在这样的背景下，国内的研究人员展开了深入研究。他们致力于制备亲水性改性的铝掺杂锰基吸附剂颗粒，期望以此实现从页岩气废水反渗透浓缩液中高效回收锂的目标。研究成果发表在《Desalination》杂志上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先，通过反溶剂相转化法制备吸附剂颗粒，即将前驱体粉末与聚氯乙烯（PVC）作为粘结剂，再分别添加纤维素醋酸酯（CA）或 Pluronic F - 127（F127）作为亲水性改性剂进行混合。其次，利用 XRD（X 射线衍射）技术对吸附剂的结构进行表征分析。还通过固定床过滤实验，确定最佳空床接触时间等参数，以此探究吸附剂在实际应用中的性能。
下面来看具体的研究结果：
- 吸附剂的制备与结构表征：研究人员成功制备出亲水性改性的铝掺杂锰基吸附剂颗粒（HAMO - X；X = 1, 2, 3）。通过 XRD 分析发现，复合 HAMO - X 的主要特征峰与 HAMO 粉末的特征峰基本对齐，这表明 HAMO 粉末成功地被掺入到 PVC 基质中。
- 吸附性能研究：在众多改性剂中，CA 改性的吸附剂颗粒表现最为出色。它具有良好的机械稳定性、内部孔隙结构和亲水性，这使得其能够有效减少有机物的干扰。该吸附剂对锂的吸附容量达到 20.2mg/g，超过了未改性的 PVC 颗粒（18.8mg/g） 。吸附行为符合 Freundlich 等温线模型，而准二级动力学模型表明，锂的吸附过程是由多步骤和多层化学吸附主导的。
- 固定床实验：在固定床过滤实验中，研究人员确定了最佳空床接触时间（EBCT）为 40min。在此条件下，吸附饱和床体积超过空床体积的 40 倍。经过解吸富集后，锂浓度可达约 200mg/L。
- 吸附剂的循环使用性能：通过循环实验发现，该吸附剂在 10 次吸附 - 解吸循环后，仍能保持良好的吸附性能，锰的溶解损失低于 0.3%，部分情况下甚至低至 0.2% 。
研究结论表明，亲水性改性显著提高了材料的性价比和从页岩气废水中回收锂的能力。CA 改性的吸附剂颗粒展现出优异的综合性能，在锂回收领域具有巨大的应用潜力。这一研究成果为从页岩气废水中高效、可持续地提取锂提供了新的技术手段和理论依据，有望推动锰基吸附剂在工业锂提取中的实际应用，缓解当前锂资源紧张的局面，同时也为页岩气废水处理和资源回收利用开辟了新的方向。未来，研究人员可以在此基础上进一步优化吸附剂的制备工艺，提高其吸附效率和选择性，探索更广泛的应用场景，为实现资源的高效循环利用贡献更多力量。
