Trong một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Khoa học Màng , một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Wan Yinhua từ Viện Kỹ thuật Quy trình (IPE) thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đứng đầu đã đề xuất một chiến lược trùng hợp giao diện điều chỉnh theo vùng mới, nhằm mục đích chế tạo màng lọc nano (NF) chống axit và kiềm với độ chọn lọc tách cao để thu hồi lithium từ pin lithium thải.
Tóm tắt đồ họa. Tín dụng: Tạp chí Khoa học màng (2024). DOI: 10.1016/j.memsci.2024.123405
Sự mở rộng nhanh chóng của ngành công nghiệp năng lượng mới đã thúc đẩy nhu cầu về tài nguyên lithium tăng đột biến, làm nổi bật nhu cầu tái chế hiệu quả pin lithium đã qua sử dụng. Công nghệ lọc nano (NF) xanh và hiệu quả đang nổi lên như một giải pháp chính để thu hồi lithium bền vững.
Tuy nhiên, màng NF polyamide thông thường phải đối mặt với những thách thức như sự phân hủy cấu trúc trong điều kiện axit và kiềm, làm giảm hiệu suất tách của chúng.
Một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn nằm ở màng polyurea (PU), được biết đến với tính ổn định hóa học và được sử dụng trong các quy trình tách đặc biệt. Tuy nhiên, việc ứng dụng polyethyleneimine (PEI) làm monome pha nước trong chế tạo PU lại gây ra nhiều thách thức. Nhiều vị trí phản ứng của PEI dẫn đến quá trình trùng hợp giao diện cực mạnh, tạo ra cấu trúc màng không đồng đều và khả năng tái tạo kém, những vấn đề cản trở khả năng mở rộng của nó cho các ứng dụng thu hồi lithium.
Chiến lược được đề xuất trong nghiên cứu này bao gồm việc điều chỉnh hành vi khuếch tán của các monome trong dung dịch khối và tại giao diện pha thông qua việc sử dụng chất ức chế phản ứng Cu 2+ và chất hoạt động bề mặt natri dodecyl sulfat (SDS).
"Chúng tôi sử dụng Cu 2+ để điều chỉnh quá trình khuếch tán và phản ứng của PEI, trong khi SDS đảm bảo phân phối đều tại giao diện pha, cải thiện tính toàn vẹn của màng. Cùng với nhau, Cu 2+ và SDS cho phép hình thành lớp tách PU mỏng hơn và đồng đều hơn", Giáo sư Wan Yinhua giải thích.
Chiến lược này kiểm soát chính xác sự khuếch tán và tương tác của các monome trong dung dịch khối và tại giao diện, tăng cường tính đồng nhất của quá trình trùng hợp. Nó cũng làm giảm phản ứng nhanh của các monome siêu phân nhánh, giúp cải thiện độ ổn định từng mẻ và tính nhất quán của màng.
Màng PU thể hiện tính ổn định hóa học đặc biệt, duy trì tính chọn lọc tách ngay cả trong điều kiện axit và kiềm khắc nghiệt gặp phải trong quá trình thu hồi lithium từ pin thải. Bằng cách cân bằng hiệu ứng điện tích và kích thước, các màng này cung cấp hiệu suất đáng tin cậy trong môi trường pH khắc nghiệt.
"Chiến lược trùng hợp giao diện điều chỉnh theo vùng của chúng tôi cho thấy tầm quan trọng của việc kiểm soát hành vi khuếch tán monome để cải thiện hiệu suất màng và tính ổn định trong sản xuất. Nghiên cứu này mở rộng phạm vi của màng PU trong lĩnh vực năng lượng, cung cấp giải pháp mạnh mẽ để thu hồi lithium bền vững", Giáo sư Luo Jianquan, tác giả liên hệ của nghiên cứu này.
Nghiên cứu này đánh dấu bước tiến đáng kể trong cả công nghệ tái chế và khoa học màng, phù hợp với những nỗ lực toàn cầu hướng tới việc sử dụng tài nguyên bền vững trong bối cảnh năng lượng mới đang phát triển nhanh chóng.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
