锰基普鲁士蓝电化学离子交换-电渗析耦合技术：盐湖卤水中铷高效绿色富集的新范式

本文创新性地提出电化学离子交换(EIE)与电渗析(ED)耦合技术，通过锰基普鲁士蓝@碳纳米管(MSPB)电极实现铷(Rb+)的高选择性吸附(容量达243.72 mg/g)，结合ED高效浓缩脱附液，最终获得纯度16.35%的粗铷盐。该技术突破传统蒸发工艺能耗高、污染大的瓶颈，为盐湖战略金属资源开发提供绿色解决方案。

　　

Highlight

本研究创新性地将电化学离子交换(EIE)与电渗析(ED)技术耦合，用于从盐湖卤水中高效提取铷(Rb⁺)。锰基普鲁士蓝类似物/碳纳米管(MSPB)复合材料作为电极，通过EIE实现了对Rb⁺的选择性吸附，吸附容量高达243.72 mg/g，脱附效率达97%。批次实验和密度泛函理论(DFT)计算验证了材料在不同条件下的性能表现。在实际卤水体系中，该系统展现出卓越的选择性（分离因子α_K^Rb=206，α_Na^Rb=521），通过循环吸附将Rb⁺:Na⁺:K⁺的初始摩尔比从1:258:610优化至1:0.49:2.96。

Results and discussion

耦合ED系统采用交替排列的离子交换膜，在90分钟内将9L脱附液浓缩至450mL，较传统蒸发工艺显著减少废弃物排放。蒸发结晶后获得的粗盐中铷纯度达16.35%（以RbCl计），实现了从卤水到产品的重大突破。DFT计算通过电荷密度和态密度分析，揭示了材料对Rb⁺的优先吸附机制。该技术具有三大创新点：1）MSPB的结构设计实现高容量选择性吸附；2）电化学再生减少化学品消耗；3）ED辅助浓缩提升工艺可持续性。

Conclusions

MSPB复合材料与ED技术的协同应用，成功建立了从复杂卤水基质中回收铷的绿色高选择性范式。该技术不仅适用于铷资源开发，在锂/铷协同提取等工业场景中亦展现出巨大潜力。