كيف يستخرج الليثيوم من مياه البحر
استخراج الليثيوم من مياه البحر صعب إلى حد ما ولا يمكن استخدام الطرق التقليدية وذلك بسبب انخفاض نسبة الليثيوم في مياه البحر فهي تصل الى 180 جزءًا في المليار، محتويات
- الامتزاز، والتبلور ” Adsorption, desorption, and crystallization “
- الإطار المعدني العضوي (MOF)
- التحليل الكهربائي ” كاوست”
- فوسفات حديد الليثيوم
الامتزاز، والتبلور ” Adsorption, desorption, and crystallization : في هذه الطريقة يتم استخدام مجاري نفايات تحلية المياه بدلاً من مياه البحر البكر ، وذلك لأن محطات تحلية مياه البحر عادةً ما تستفيد من التناضح العكسي ، الذي ينتج تيارًا من الماء النقي وتيار مرفوض يتكون من محلول ملحي مركّز ، يمكن أن يحتوي على نسبة ليثيوم أعلى من الموجودة في المياه العادية ، ويتم اتباع هذه الطريقة بعد التأكد من وجود كمية جيدة من الليثيوم من خلال عدة خطوات تتضمن التطبيق المتسلسل للمواد الكيميائية المتفاعلة لامتصاص بلورة الليثيوم (أو المكونات الأخرى المرغوبة) في المحلول الملحي ، ثم بعد ذلك ترشيح الملح المترسب وتفريغ المحلول الملحي للحصول على الليثيوم الذي يعد من اخف المعادن
الإطار المعدني العضوي (MOF): هو نوع جديد من الوسائط البلورية التي مازال تحت البحث والتطوير ، وهو يختلف عن طرق الأخرى المستخدمة في فصل المواد الكيميائية من حيث أنه يوفر انتقائية أكبر للأيونات ولهذه التقنية دور في التقاط الأيونات الأصغر ، وبالإضافة للاستخدام هذه الطريقة في استخراج الليثيوم يتم استخدامها لاستعادة الليثيوم من المياه المنتجة ومجاري مياه الصرف الصحي أيضًا ، ولكن لا يتم استخدام هذه الطريقة بشكل كبير.
التحليل الكهربائي ” كاوست: في هذه الطريقة يتم استخدام غشاء يتكون من مادة فائقة التوصيل من اجل السماح للأيونات الليثيوم بالدخول بشكل انتقائي ، وعلى الرغم من أن هذه الطريقة يمكنها استخراج الليثيوم بشكل جيد إلا أنها مازالت تحت البحث للتأكد من فعاليتها في استخراج المعادن.[1]
فوسفات حديد الليثيوم: قام بعض العلماء باستخدام مادة كاثود شائعة لبطارية أيون الليثيوم والتي تعمل من خلال أبطال عمل أيونات الليثيوم في شبكتها البلورية ، ويقوم العلماء بالتخلص من الليثيوم في هذه المادة ، وينتج عن ذلك وجود شواغر أيونية في البنية البلورية ، ويتم اضافة طبقة رقيقة من ثاني أكسيد التيتانيوم من أجل جعل الكاثود يمتص الليثيوم فقط وبشكل خاص لابعاد الصوديوم لأن هذا الغلاف كحاجز يجعل أيونات الليثيوم الأصغر في الحجم من الصوديوم من التسلل من خلاله بينما تمنع أيونات الصوديوم الأكبر حجمًا من الامتصاص ، كما أن امتصاص الليثيوم يأتي بسبب جاذبيته الأقوى لذرات الأكسجين في شبكة القطب الكهربائي.
وبشكل أكثر تفصيلاً يتم غمر القطب في المياه التي تحتوي على الليثيوم التي تبلغ فيها تركيز أيون الليثيوم حوالى 180 جزء في البليون وهذا يعني 180 ميكروجرام من الليثيوم/كجم من ماء البحر ، ثم يتم بث الجهد السلبي في القطب لجذب أيونات الليثيوم الموجبة ، لكن هذه العملية جذبت ايضاً عدد قليل من ايونات الصوديوم لذلك يتم القيام بإيقاف الجهد الكهربائي لفترة صغيرة مع سحب القطب الكهربائي ، ثم يتم وضعه في المياه مرة أخرى مع عكس الجهد الكهربائي مما جعل أيونات الصوديوم تتدفق في المياه ، وتم تكرار هذه العملية خلال عدة دقائق عشر مرات للحصول على نسبة واحد إلى واحد من الليثيوم إلى الصوديوم.
وفي بعض المناطق الأخرى التي تحتوي المياه فيها على تركيز الليثيوم بنسبة أعلى تم الحصول نسبة الليثيوم إلى الصوديوم إلى 50 إلى 1.[2]
طرق استخراج الليثيوم الأخرى
هناك عدة طرق لاستخراج الليثيوم ومن ضمنها ما يلي:
الطين الهكتوري: تم العلماء بالكثير من التجارب على هذه الطريقة وتم استخدام أكثر من طريقة مثل ترشيح الأحماض والقلويات والكلوريد والكبريتات وتفكيك المياه والمعالجة الحرارية المائية ، ومع ذلك لا يوجد حتى الآن إثبات أنها طريقة فعالة لاستخراج الليثيوم.
المحاليل الملحية المعاد تدويرها من محطات الطاقة: هي أشهر طريقة لاستخلاص الليثيوم من خلال المحلول الملحي.
المياه المالحة لحقول النفط المستردة: يعد استخراج الليثيوم من المحاليل الملحية من حقول النفط شكل آخر من أشكال استخراج المياه المالحة التقليدية.
الالكترونيات المعاد تدويرها: الان لا يتم استخدام هذه الطريقة بكثرة ولكن مع الطلب المتزايد سوف تصبح هذه الطريقة هي الأفضل.
اين يوجد الليثيوم في الطبيعية
يوجد الليثيوم في الطبيعية في الماء المالح مثل البحار والصخور الصلبة ، كما تم العثور على نسبة من الليثيوم في رواسب المياه المالحة في البحيرات المالحة ، ويتم استخراجه بشكل معتاد من المحلول الملحي ولكن لا ينتج ألا بكميات منخفضة.
وفي حالة الرغبة في استخراجه من الصخور الصلبة يجب إجراء مسوحات جيولوجية والحفر في الصخور وهذا مكلف للغاية ولكنه ينتج كميات أكبر.
استخدامات الليثيوم
لليثيوم عدة استخدامات صناعية ومن ضمنها مايلي:
البطاريات القابلة لاعادة الشحن: الليثيوم لديه قدرة كبيرة على التفاعل بشدة لذلك يتم استخدامها في البطاريات قابلة لإعادة الشحن كثيفة الطاقة للإلكترونيات ، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والمركبات الكهربائية و شبكات التخزين ” بطاريات الليثيوم ”
وفي الآونة الأخيرة حدث زيادة في الطلب على هذه البطاريات بسبب زيادة التكنولوجيا التطور ، وكان ذلك سبب في زيادة المشاريع التي تهدف الى استخراج الليثيوم بطرق مختلفة وباقل تكاليف دون الإضرار بالبيئة.
المنتجات الزجاجية: يعمل الليثيوم دور هام في المنتجات حيث يجعلها أكثر متانة مقاومة التآكل والقابلية للاستخدام في درجات الحرارة العالية ، ويتسخدم الليثيوم في صناعة مواقد السيراميك الزجاجية والحاويات الزجاجية والزجاج المتخصص والألياف الزجاجية ، وذلك لأنه يعمل على تحسين إنتاجية العمليات وتوفير الطاقة في الصناعات الزجاجية.[3][5][4]
