استحصال ليتيم از تلخابه خليج فارس به كمك نانوذرات منيتيت با پوشش سطحي ارگانوسيلان

Extraction of lithium from seawater (Persian Golf) bittern via magnetite nanoparticles

ليتيم يك فلز كاملا استراتژيك و منبع تامين انرژي جهان در آينده است. با توجه به كمبود منابع معدني ليتيم، در اين پژوهش استحصال ليتيم از تلخابه حوضچه هاي استحصال نمك از آب دريا در سواحل خليج فارس در ماهشهر استان خوزستان مورد ارزيابي قرار گرفت. به منظور جذب انتخابي ليتيم با عيار اوليه ppm 360 از محلول تلخابه، ابتدا نانوذرات مگنتيت توسط روش همرسوبي در حضور هيدروكسيد آمونيوم سنتز شدند. به دليل عدم پايداري و تمايل به آگلومره شدن اين نانوذرات در محلول، سطح آنها توسط سطح ساز سيليكاته پوشش داده شد. ايجاد پوشش سطحي سيليكايي بر روي نانوذرات مگنتيت با استفاده از پيش ماده‌ي تترا اتيل اورتوسيليكات با غلظت 1مولار توسط فرآيند سل – ژل انجام شد. نانوذرات مگنتيت پايدار شده توسط ارگانوسيلان آمينوپروپيل ترومتوكسي سيلان (C6H17NO3Si) داراي گروه عاملي شدند و براي آزمايش هاي جذب به كار گرفته شدند. در شرايط دور همزن rpm30، مدت زمان min 40 و نسبت جامد به مايع 9 گرم بر ليتر حدود 1/97% ليتيم از محلول تلخابه استخراج شد. در اين شرايط ميزان استخراج عناصر مزاحم پتاسيم و منيزيم به ترتيب 4 و 6% اما ميزان استخراج سديم برابر با 34% بدست آمد. شستشو و جداسازي ليتيم و سديم از سطح نانوذرات جامد توسط تركيب آمونيومي NH4OH و NH4Cl انجام شد كه در مدت زمان min150 بيش از 99% از ليتيم مورد شستشو قرار گرفت اما همزمان تنها حدود 55% از سديم شستشو شد.

Lithium is a very strategic metal and the source of energy for the world in the future. Due to the lack of lithium mineral resources, in this study, the extraction of lithium from the bittern of salt extraction ponds from seawater was evaluated. In order to selectively adsorb lithium from the bittern solution, magnetite nanoparticles were first synthesized by co-precipitation in the presence of ammonium hydroxide. Due to the instability and the tendency of these nanoparticles to agglomerate in solution, their surface was coated with silicate surfactant. Silica surface coating on magnetite nanoparticles was performed using tetraethyl orthosilicate precursor with a concentration of 1 ml by sol-gel process. Magnetite nanoparticles stabilized by organosilane aminopropyl thromotoxy silane (C6H17NO3Si) were functionalized and used for adsorption experiments. At a stirrer speed of 30 rpm, a duration of 40 min and a solid to liquid ratio of 9 g / l, about 97.1% lithium was extracted from the bittern solution. Under these conditions, the extraction of K and Mg elements was negligible and 4 and 6%, respectively, but the extraction of sodium was equal to 34%. Washing and separation of lithium and sodium from the surface of nanoparticles was performed by the ammonium compound NH4OH and NH4Cl, which washed 99% of lithium in 150 min, but only about 55% of sodium was washed at the same time.