锂资源绿色高效提取新策略：磷酸锂沉淀耦合电化学转化制备氢氧化锂

本文创新性地提出五步法从富锂盐水中选择性提取锂：通过碱性磷酸盐溶液沉淀Li3PO4（步骤i）、酸溶解（步骤ii）、阳离子交换膜（CEM）电解转化LiOH（步骤iii）、贫锂盐水电解产碱（步骤iv）及磷酸盐再生循环（步骤v）。该工艺实现94.7%锂回收率，能耗低至7.0 kWh·kg?1 LiOH，显著减少化学品消耗与废弃物产生，为锂资源可持续开发提供新范式。

　　

亮点

本研究开创性地构建了"沉淀-溶解-电解-再生"闭环工艺：通过优化温度、pH和PO₄/Li摩尔比，在模拟盐湖卤水中实现94.7%的锂以Li₃PO₄形式选择性析出（犹如分子级精准捕捞）。HCl溶解方案凭借7.0 kWh·kg^?1 LiOH的超低能耗脱颖而出，较传统H₃PO₄/H₂SO₄体系节能40%以上。

实验方法分步解析

温度与磷酸盐添加效应

当反应体系升温至60°C且PO₄/Li摩尔比为1.5时，Li₃PO₄结晶效率达到峰值。有趣的是，过量的磷酸盐反而会通过"盐溶效应"导致锂回收率下降——这就像在咖啡里加太多糖反而溶解不了。

膜技术攻坚

采用单层阳离子交换膜Sx-2301-Wn配合弱酸性阳极液，成功将磷酸盐电渗漏（electroosmosis）降低62%。膜表面生成的Li₃PO₄微晶（仿佛膜上长了"锂结石"）是影响电解效率的关键瓶颈。

结论

该工艺如同锂资源的"分子炼金术"：①选择性沉淀步骤实现锂离子精准捕获；②电化学转化单元犹如离子分选机，将Li⁺与PO₄^3?高效分离；③磷酸盐再生系统使化学品消耗降低83%。未来通过开发抗污染膜材料和优化电解参数，有望将吨锂生产成本控制在3,000美元以下。