从氯化钾盐中直接高效地提取铷铷(Rb)在高科技领域广泛应用,但由于资源稀缺,已被多个国家列为重要的战略矿产,当前地缘政治紧张局势更让铷的供应形势雪上加霜。在此,天津大学胡文平教授课题组展示了一种成熟微萃取策略,能够以高选择性、简单且高效的方式从固体KCl盐中原位萃取Rb。相关成果以“Direct and efficient in situ rubidium extraction from potassium chloride salts”为题发表在《Nature Sustainability》上,第一作者为博士生陈许龙。

从固体KCl盐中提取Rb的关键在于释放晶体结构中的目标离子。受奥斯特瓦尔德熟化现象启发,作者设计了晶体熟化微萃取(CRME)策略(图c),通过奥斯特瓦尔德熟化和微萃取集成,直接从固体KCl盐中回收Rb。将不同粒径的KCl晶体置于含萃取剂的油相中,加入少量饱和KCl溶液,构建离子扩散通道并诱导奥斯特瓦尔德熟化,小晶体逐渐溶解并向大晶体转移质量,同时释放并提取Rb+。相分离后,负载Rb的有机相经汽提与蒸发获得RbCl晶体,而回收后的KCl盐因油水界面作用自组装成球形颗粒。

通过应用这一策略,作者从KCl盐中回收了92.37%的Rb,初始Rb含量为113ppm。与液相萃取相比,该方法能耗降低97.57%,回收率提高22.24%,Rb/K分离因子提高13.46倍,显着提高环境效益和经济效益。此外,该方法适用于直接从不同的固体金属盐中回收各种工业应用所需的其他目标金属,为提高关键金属供应的可持续性提供了途径。
该项目研究同时获得国家重点研发计划(2022YFB3603800,2022YFA1204401,2021YFB3600700)和国家自然科学基金(52121002),(U21A6002)等项目资助。