КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-19-20153
НазваниеИсследование и разработка моновалентно-катионселективных мембран для селективного извлечения ионов лития при электродиализной переработке литийсодержащих растворов
Руководитель Бутыльский Дмитрий Юрьевич, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет" , Краснодарский край
Конкурс №101 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена
Ключевые слова мембраны и мембранные технологии, механизмы транспорта ионов и воды, селективное извлечение лития, сопряжённые явления концентрационной поляризации
Код ГРНТИ31.15.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Ожидаемые результаты
Ожидаемые результаты имеют важное значение для стратегического экономического развития РФ, так как могут способствовать совершенствованию развиваемых сорбционно-осадительных технологий извлечения лития. В рамках проекта будет исследована эффективность и уровень готовности технологии электродиализного отделения фракции однозарядных ионов (лития, натрия и калия) от фракции многозарядных ионов (кальция и магния или никеля, кобальта, марганца). Электродиализ может составить альтернативу широко применяемым реагентным методам осаждения компонентов на этапе обработки элюатов, полученных с использованием литий-селективных сорбентов типа ДГАЛ-Cl, или растворов выщелачивания катодов отработанных литий-ионных аккумуляторов. Для достижения целей проекта будут применяться коммерческие моновалентно-катионселективные мембраны с наилучшими характеристиками. Комплексное исследование их транспортных и электрохимических свойств, а также оптимизация параметров селективного выделения лития из элюатов и растворов выщелачивания позволят провести технико-экономический анализ технологии. Кроме того, будут получены и исследованы новые литий-селективные мембраны, которые будут применятся в электродиализном процессе. Результаты исследования позволят решить вопрос повышения производительности при высокой селективности разделения компонентов раствора. Результаты работ будут соответствовать мировому уровню благодаря актуальности тематики, использованию современных материалов, стандартных и уникальных экспериментальных подходов для физико-химической характеризации мембран. По результатам проекта планируется опубликовать 9 статей в научных журналах, не менее четырех из которых будет относиться к первому квартилю. За время выполнения проекта планируется участие не менее, чем в шести крупных международных и всероссийских конференциях. Разработка в ходе данного проекта нового экономически и экологически целесообразного мембранного процесса выделения лития из элюатов и растворов выщелачивания в перспективе может значительно повысить доступность лития в РФ.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В отчетном периоде проведены комплексные исследования серии коммерческих моновалентно катионселективных мембран разных производителей. В дополнение к запланированным исследованиям мембран Neosepta CIMS (Astom Corp., Япония) и Selemion CSO (AGC Engineering Co., Ltd, Япония) проведена полная характеризация и других образцов мембран данной категории, актуальных для достижения задач проекта. Это мембраны CXP-S и CXP-WS (Astom Corp., Япония); CXP-S является наиболее актуальной так как стала следующим поколением мембран от Astom после CIMS. Мембрана CXP-WS отличается концептуально тем, что содержит селективные барьеры на обеих сторонах в отличие от ассиметричной мембраны CXP-S. Для сравнительного анализа так же проведены исследования монополярной коммерческой катионообменной мембраны CSE, не обладающей селективностью к однозарядным катионам. Необходимость проведения дополнительных исследований была продиктована актуальностью задач и восполнением пробела в справочных данных, необходимых для решения задач будущих этапов проекта.
Основные усилия были сконцентрированы на исследовании транспортных и электрохимических характеристиках мембран (п. 1-5 плана работ). Впервые в рамках проекта получена совокупность данных, зарегистрированных для мембран данного типа в идентичных условиях. Это позволит проводить корректное сравнение свойств коммерческих мембран и мембран, запланированных к разработке на последующих этапах проекта. Кроме того, широкий набор данных даст возможность анализировать потенциал исследованных мембран не только в аспектах приложений в извлечении лития, но и комплексной переработке растворов разного происхождения (обессоливание и концентрирование).
Проведено исследование производительности и эффективности разделения фракций одно- и многозарядных ионов в растворах, имитирующих состав элюатов. Заявленные испытания проведены на двух типах растворов: (1) идентичных составам растворов, получаемых после литий-селективных сорбентов типа ДГАЛ-Cl, а также (2) сорбентов на основе марганца.
В аспектах подготовки к выполнению работ последующих этапов проведен анализ литературы и изучены типы и характеристики известных литий-селективных мембран. Подготовлена и отправлена в редакцию обзорная статья по перспективным стратегиям для производства литий-селективных мембран.
Таким образом по итогам реализации отчетного периода часть полученных результатов направлена для публикации в двух статьях (одна исследовательская и одна обзорная статья). Прошедший год был посвящен активной популяризации полученных и будущих результатов проекта для формирования связей с будущими партнерами и потребителями результатов исследований. Руководитель проекта принимал участие не только в научных конференциях, но и участвовал во встречах с потенциальными партнерами, потребителями и т.д. Члены научного коллектива приняли участие в значимых международных конференциях в области мембранных технологий и получения солей лития, а также в совещаниях и встречах с представителями российских компаний, являющихся потенциальными индустриальными партнерами и потребителями: 8th MEMTEK International Symposium on Membrane Technologies and applications (Измир, Турция), https://mem-tek.org; IWLiME 2025 International Conference (Антофагаста, Чили,), https://www.celimin.com/; XVI Международная научная конференция Мембраны-2025 (Минск, Беларусь), https://www.rusmem.ru/; Ионный перенос в органических и неорганических мембранах (Сочи, Россия), https://www.iontransportconf.ru/; XIV Петербургский международный газовый форум (ПМГФ), 2-я Научно-практическая конференция «Перспективы развития технологий разделения газов с использованием российских мембран», в рамках которой была секция по производству карбоната лития из гидроминерального сырья и пластовой воды с использованием мембран (Санкт-Петербург, Россия), https://gas-forum.ru/ru/itogi-pmgf-2025/.
Публикации
1. Бутыльский Д., Троицкий В. Application of membrane methods for extraction of lithium ions from natural waters, eluates and leaching solutions Ion transport in organic and inorganic membranesConference Proceedings. Best Print (Krasnodar), 2025, p. 34-35, Ion transport in organic and inorganic membranesConference Proceedings. Best Print (Krasnodar), 2025, p. 34-35 (год публикации - 2025)
2. Троицкий В.А., Салихов Р.М., Бутыльский Д.Ю., Смирнова Н.В., Шарафан М.В., Никоненко В.В. Селективное разделение одно- и многозарядных ионов электро- и электробаромембранным методами МЕМБРАНЫ-2025. XVI Международная научная конференция: тезисы докладов. – М.: Издательский центр БГУ, 2025 , Сборник тезисов XVI Международной научной конференции "Мембраны-2025", 2025, С. 42-44 (год публикации - 2025)
3. Бутыльский Д.Ю. Перспективы и ограничения внедрения малореагентных мембранных технологий извлечения лития из природных вод II Научно-практическая конференция "Перспективы развития технологий разделения газов с использованием российских мембран" в рамках XIV Петербургского международного газового форума (ПМГФ),, Доклад на II Научно-практической конференции "Перспективы развития технологий разделения газов с использованием российских мембран" (год публикации - 2025)
4. Бутыльский Д.Ю., Кантерман И., Цейтлин Д., Троицкий В.А., Бутыльская Т.С., Салихов Р.М., Заварзин Я.С., Крестьянникова В.Г., Шарафана М.В. Development of Sorption-Membrane Integrated Process for Lithium Recovery from Natural Waters Proceedings of MEMTEK 2025-8th International Symposium on Membrane Technologies and Applications, November 12-14, 2025 / İzmir, Türkiye, Proceeding of MEMTEK 2025-8th International Symposium on Membrane Technologies and Applications, November 12-14, 2025 / İzmir, Türkiye - P. 287-288 (год публикации - 2025)
5. Троицкий В., Пасечная Е., Салихов Р., Заварзин Я., Крестьянникова В., Пономарь М., Бутыльский Д. Study of electrochemical and transport characteristics of commercial monovalent selective ion exchange membranes for lithium recovery from natural brines Proceeding of 12th International Conference on Lithium, Industrial Minerals and Energy, Antofagasta, Chile, Proceeding of 12th International Conference on Lithium, Industrial Minerals and Energy, p. 135-136 (год публикации - 2025)