在含有硫酸盐和硝酸盐的条件下，通过填充有沸石的柱子进行硒酸盐和亚硒酸盐的微生物共还原：其对去除效率及微生物群落结构变化的影响

《Journal of Environmental Management》：Microbial co-reduction of selenate and selenite in zeolite-packed columns in the presence of sulfate and nitrate: effects on removal efficiency and transformation of microbial community structure

本研究提出空气煅烧辅助选择性提取锂的方法，并利用残留铁磷固体制备高效光催化剂降解四环素。实验表明，锂提取率达98.15%，r-FP光催化降解四环素效率达76%，优于商业催化剂，且载流子迁移率增强提升催化性能。

　　随着全球能源结构从传统化石燃料向可再生能源的转变，电动汽车（EV）产业迅速发展，推动了锂铁磷酸盐（LiFePO?，LFP）电池的广泛应用。这种电池因其优异的循环性能、安全性和成本效益，在电动车市场占据重要地位。然而，随着电池使用周期的结束，大量废弃LFP电池被产生，这不仅带来了资源回收的迫切需求，也引发了环境污染和生态安全的问题。因此，如何高效、环保地回收LFP电池中的锂、铁和磷，成为当前研究的重要方向。

LFP电池的回收通常分为两大类：直接再生和元素回收。直接再生方法虽然操作简单且对环境影响较小，但再生后的电池材料往往因杂质元素的存在而性能下降。相比之下，元素回收方法更关注对电池中各元素的分离与提取，但其反应过程复杂，难以实现高效的资源利用。目前，许多研究集中在锂的回收，而对铁和磷的回收和再利用则较少关注。这主要是因为锂在LFP电池中的含量相对较低（约4%），而铁和磷则占据了材料的近50%。若仅关注锂的提取，将产生大量铁和磷残留物，难以实现资源的全面利用。

针对这一问题，本研究提出了一种全新的回收策略，通过氧化煅烧法实现锂的高效选择性提取，同时对剩余的铁-磷固体进行功能化再利用。这种方法不仅提高了锂的回收效率，还赋予了剩余材料新的应用价值，从而实现了LFP电池的全组件回收。具体而言，锂的提取过程是在空气气氛下进行的，温度控制在400°C，持续3小时。在这一过程中，Fe(II)被氧化为Fe(III)，从而有效抑制了铁的溶解，确保了锂的高效回收。最终，锂以碳酸锂的形式被提取出来，而剩余的铁-磷固体则被进一步用于制备可见光驱动的光催化剂，用于降解四环素盐酸盐（TC）。

TC是一种广泛存在于水体中的抗生素污染物，其浓度范围可达1.16 ng/L至14 mg/L。由于TC具有较强的生物降解抵抗性，直接排放到环境中会对生态系统造成严重威胁。因此，如何有效降解TC成为水处理领域的重要课题。本研究中，通过氧化煅烧法处理后的铁-磷固体（r-FP）表现出优异的光催化性能，能够在60分钟内降解76%的TC，显著优于商业FePO?。这一结果表明，r-FP不仅具有良好的光催化活性，还能够有效利用废弃LFP电池中的铁和磷资源，实现资源的循环利用。

从实验和理论分析的角度来看，r-FP的优异光催化性能主要归因于其结构特性和电子传输特性。具体而言，r-FP能够促进光生载流子的高效迁移，从而提高了光催化反应的效率。此外，r-FP在光催化过程中能够产生大量的氧化自由基（•O??）和空穴（h?），这些活性物质能够有效氧化分解TC，进而降低其对环境的危害。这种双重功能的回收策略不仅实现了锂的高效提取，还赋予了剩余材料新的应用价值，为LFP电池的可持续回收提供了新的思路。

此外，本研究还探讨了氧化煅烧温度对锂提取效率的影响。实验结果显示，在300°C至600°C的温度范围内，锂的提取效率始终保持在98%以上，说明该方法具有良好的温度适应性。然而，铁的提取效率则随温度升高而降低，从300°C时的16.2%下降至600°C时的4.2%。这一现象表明，氧化煅烧过程中Fe(II)的氧化程度与温度密切相关，温度越高，Fe(III)的形成越充分，从而有效抑制了铁的溶解。因此，通过控制煅烧温度，可以在保证锂高效提取的同时，最大限度地减少铁的损失，提高资源的利用率。

为了进一步验证r-FP的光催化性能，本研究还进行了多种实验测试。结果显示，r-FP在可见光照射下能够有效降解TC，其降解效率显著高于传统方法。这一结果表明，r-FP不仅能够作为高效的光催化剂，还能够有效利用废弃电池中的铁和磷资源，为LFP电池的可持续回收提供了新的可能。此外，r-FP在光催化过程中表现出良好的稳定性，即使在多次循环使用后，其催化活性仍然保持较高水平，这为其在实际应用中的推广提供了保障。

从社会和经济角度来看，LFP电池的回收不仅能够减少资源浪费，还能创造新的经济价值。锂是一种重要的战略资源，其回收和再利用对于降低电池生产成本、减少对稀有矿产资源的依赖具有重要意义。同时，铁和磷作为常见的金属元素，其回收和再利用同样具有较大的经济潜力。通过本研究提出的方法，不仅能够实现锂的高效提取，还能将铁和磷转化为具有高附加值的材料，如光催化剂，从而提高整体的资源利用效率。

从环境角度来看，LFP电池的回收对于减少环境污染具有重要意义。废弃电池如果直接填埋，不仅会污染土壤和地下水，还可能释放有毒气体，对生态环境造成严重影响。因此，通过高效的回收方法，可以有效减少电池废弃物对环境的负担。本研究提出的方法能够在回收锂的同时，将剩余的铁-磷固体转化为具有光催化功能的材料，从而实现资源的循环利用，减少环境污染。

此外，本研究还探讨了r-FP在光催化降解TC过程中的机理。通过实验和理论分析，发现r-FP在光催化过程中能够产生大量的活性物质，如氧化自由基和空穴，这些物质能够有效破坏TC的分子结构，促进其降解。同时，r-FP的结构特性也对其光催化性能产生了重要影响，其表面活性位点和电子传输路径能够促进光生载流子的高效迁移，提高反应效率。因此，r-FP不仅是一种高效的光催化剂，还具有良好的环境适应性和稳定性。

从技术角度来看，本研究提出的方法具有较高的可行性。氧化煅烧法是一种简单且环保的处理方式，能够在较低的成本下实现锂的高效提取。同时，r-FP的制备过程无需额外的化学处理，直接作为光催化剂使用，这不仅降低了生产成本，还减少了对环境的二次污染。因此，该方法在实际应用中具有较大的推广价值。

此外，本研究还考虑了不同条件对锂提取效率的影响。例如，煅烧时间、反应温度、酸浓度等因素都会对锂的提取效率产生影响。通过优化这些参数，可以进一步提高锂的回收效率，同时减少对铁和磷的损失。这表明，本研究提出的方法不仅具有良好的可控性，还能够根据实际需求进行调整，以实现最佳的资源回收效果。

综上所述，本研究提出了一种全新的LFP电池回收策略，通过氧化煅烧法实现锂的高效提取，同时将剩余的铁-磷固体转化为具有光催化功能的材料。这种方法不仅提高了锂的回收效率，还赋予了剩余材料新的应用价值，实现了资源的全面利用。此外，该方法在环境和经济方面均表现出良好的优势，为LFP电池的可持续回收提供了新的思路。未来，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，这种双重功能的回收策略有望在更大范围内推广，为电池行业的绿色转型和资源循环利用做出贡献。