太平洋西北國家實驗室（PNNL）和華盛頓大學（UW）的研究人員發現了一種從海水中分離純鎂鹽的簡單方法，這是一種金屬鎂的原料。他們的發現詳見最近發表在《環境科學與技術通訊》雜誌上的一篇論文。他們的創新方法在一個長流中並排流動兩種溶液，該技術被稱為層狀共流法，它利用了因溶液流動而不斷發生反應的邊界，系統永遠不會達到平衡，因為新的溶液總是在被引入。

這種方法對一個古老的過程提供了一個新的技巧。在20世紀中期，化學公司通過將海水與氫氧化鈉（通常稱為鹼液）混合，成功地從海水中製造出鎂原料。由此產生的氫氧化鎂鹽可以被加工成金屬鎂。然而，這個過程會產生復雜的鎂和鈣鹽混合物，很難分離，而且成本很高。最近的這項工作產生了純鎂鹽，使加工過程更加有效。

PNNL化學家和華盛頓大學材料科學與工程系副教授Chinmayee Subban說：”通常情況下，人們通過開發更複雜的材料來推進分離研究，這項工作是如此令人興奮，因為我們採取了一種完全不同的方法。我們發現了一個簡單的過程，它是有效的。當規模擴大時，這個過程可以通過產生初級原料幫助推動美國鎂生產的複興。我們周圍有一個巨大的、藍色的、未開發的資源。”

來自PNNL-Sequim園區的海水為這個研究項目提供了支持

從塞基姆海水到固體鹽

Subban和該團隊使用來自PNNL-Sequim園區的海水測試了他們的新方法，使研究人員能夠利用華盛頓州各地的PNNL設施。

“作為一名海岸科學工作人員，我只是給我們Sequim化學小組的一名成員打電話，要求提供海水樣本，”Subban說。”第二天，我們有一個冷卻器被送到我們在西雅圖的實驗室。在裡面，我們發現了冷敷袋和一瓶冰鎮的塞奎姆海水。這項工作代表了PNNL的里奇蘭、西雅圖和塞奎姆校區之間可以發生的合作。”

在層狀共流法中，研究人員將海水與含有氫氧化物的溶液一起流動。含鎂的海水迅速反應，形成一層固體氫氧化鎂。這層薄薄的東西對溶液的混合起到了阻礙作用。

PNNL博士後研究員Qingpu Wang說：”流動過程產生的結果與簡單的溶液混合有很大的不同。最初的固體氫氧化鎂屏障阻止了鈣與氫氧化物的相互作用。我們可以選擇性地生產純固體氫氧化鎂，而不需要額外的純化步驟。”

這個過程的選擇性使其特別強大。產生純淨的氫氧化鎂，沒有任何鈣的污染，使研究人員可以跳過能源密集型和昂貴的純化步驟。

未來的可持續性

這種新的溫和工藝有可能是高度可持續的。例如，用於提取鎂鹽的氫氧化鈉可以利用海水和海洋可再生能源現場生成。去除鎂是海水淡化的一個必要預處理步驟，將新工藝與現有技術相結合，可以使海水變成淡水變得更容易、更便宜。

該團隊的工作是層狀共流法在選擇性分離中的首次展示。這種新方法有許多額外的潛在應用，但需要做更多的工作來了解該過程的基本化學成分。這一知識差距為推動藍色經濟的發展提供了新的可能性和研究方向。