近年来随着电子电气行业的迅速发展，锂材料在市场上的需求量日益剧增。锂资源在自然界中分布主要包括锂矿石和卤水及海水，随着锂矿石开采面临枯竭，液态提锂技术凭借资源丰富、工艺简单、成本低廉等优势，在工业生产中占据着越来越重要的地位。液态锂资源中的杂质主要是碱金属和碱土金属离子，这些离子具有相似的物理化学性质，使得锂的提取和纯化具有很大的挑战性。

分子筛骨架外分布着大量平衡电荷的阳离子，可发生离子交换，溶液中阳离子欲扩散通过分子筛孔道到达离子交换位点时会受到分子筛孔口尺寸的限制，当分子筛的孔口尺寸处于两种离子水合离子大小之间时，可实现选择性离子交换。

近日，研究团队开发了一种能够高效实现混合溶液中锂钠钾离子三种离子分离的分子筛吸附剂材料：EAB分子筛。

研究发现EAB分子筛的钠/锂和钾/锂离子交换容量之比分别为3.8和6.2；在竞争离子交换实验中，钠/锂和钾/锂离子交换选择性随溶液浓度升高而增大，当初始溶液浓度为100 mmol/L时，钠/锂和钾/锂离子选择性分别可达409和992。EAB分子筛具有高钠/锂和钾/锂选择性原因主要在于两个方面：热力学上，离子交换反应是吸热反应，其反应热按钾<钠<锂的顺序递增；动力学上，碱金属离子的水合直径和斯托克斯直径按钾<钠<锂的顺序递增。

该工作表明EAB分子筛有望成为实现溶液中锂钠钾离子高效分离的吸附剂材料。相关结果以“Selective exchange of alkali metal ions on EAB zeolite”为题，近日发表于Journal of Energy Chemistry上。（文/图 童演斯）

Selective exchange of alkali metal ions on EAB zeolite. Yansi Tong, Danhua Yuan, Wenna Zhang, Yingxu Wei, Zhongmin Liu, Yunpeng Xu*, 58(1):41-47, 2021.