8月27日，东京科学大学工学院机械系的堀川虎之介（博士研究生）与该校综合研究院零碳能源研究所的近藤正聪副教授宣布，成功开发出了利用液态金属锡（Sn）从海水淡化排水（浓缩盐水、卤水）中高效回收镁（Mg）的技术。该技术新引入了通过真空脱气去除多余氯和硫的方法。能够通过直接接触蒸馏、真空脱气和冷却析出，回收淡水及富镁析出物。此举有望实现“非采矿型资源开发”。相关成果于2026年7月31日在线发表于《Desalination》。
图1 实验装置与近藤正聪副教授。坩埚钳前端是固体锡（供图：东京科学大学）
图2 （a）液态金属Sn直接接触式蒸馏工艺；（b）通过真空脱气去除气体成分；（c）冷却时通过冷阱效应使含镁析出物析出并回收（供图：东京科学大学）
受全球人口增长与气候变化影响，淡水资源短缺问题日趋严峻。联合国大学于2026年1月曾发出全球性“水破产”预警。面对这一社会课题，利用储量丰富的海水制备淡水的海水淡化技术重要性不断提升。
淡水资源匮乏国家获取饮用水所采用的主流海水淡化技术，是施加高压使水通过半透膜的反渗透膜法（RO法），但该技术在生产淡水的同时会产生大量浓缩盐水。全球每年生产约35万亿升淡水，同时会产生约50万亿升浓缩盐水作为废弃物。排水经稀释后返回海洋，但已知该排水中高浓度富集Mg等有用元素。
但这些元素以离子形态大量共存于废液之中，资源化回收难度较高。
此前，研究团队一直在探讨能否利用作为核聚变反应堆冷却剂的液态锡（Sn）溶解和吸收其他金属元素的性质来实现资源回收。锡的特性在核聚变反应堆中会造成损伤，因此属于亟待解决的难题，而研究团队转换了研究思路。将卤水直接与液态金属锡接触，在通过蒸发制备淡水的同时，使锡吸纳钠、镁等海水中的资源；研究团队此前已实现仅依靠温度控制提取硫酸镁等物质。但这类化合物的应用场景有限，因此研究目标转向提取附加值更高的元素与化合物。
因此，本研究引入真空脱气技术，分离氯和硫，以更易利用的化合物形式回收镁。
实验中，将约8克锡在坩埚内于573～673K（约300～400 ℃）熔化成液态金属锡，为识别产生的气体，将以重水（D₂O）配制的人工卤水以每分钟0.1毫升的速度滴加到液态锡表面。
将吸纳卤水后的锡直接接入真空装置。在高真空环境下，以每分钟2.5K的速率缓慢升温至973K（约700℃），并在973K下保温约10分钟；在真空脱气过程中，使用四极杆质谱仪连续检测释放的气体。
随后在保持真空状态下将锡同样缓慢冷却至熔点232℃，溶解物随之析出。
利用电子显微镜观察析出物截面后发现，Mg和Na在不同区域分别析出。通过场发射扫描电子显微镜／电子背散射衍射法解析晶体结构，确认富镁析出物的主要晶相为氧化镁（MgO），证明可以实现Mg的选择性富集。在673 K下处理20 mL人工卤水时，析出物中的Mg被浓缩至原卤水的最大约280倍。
此外，氯、硫等组分以HCl、DCl、Cl₂、SO₂、H₂S等气体形式释放，根据处理前后的质量变化估算，约59%～67%的卤水来源气体组分被去除。
未来，研究团队力争构建一种在液态金属锡通过自然对流循环的管路途中设置温度梯度，从而兼顾海水淡化和高有用性资源分离回收的系统。析出的化合物等被认为可通过网状回收装置回收。
今后将使用实际卤水进行验证，首先试制桌面大小的装置，并推进放大试验以及锂元素回收相关研究。
近藤副教授表示：“从我日常开展核聚变反应堆冷媒锡相关研究的角度来看，锡会腐蚀、劣化绝大多数部件，是一种难以处理的物质。本次研究正是反向利用了锡的这一特性。日本虽然水资源充沛，但海外以及日本国内的离岛等地，淡水资源依旧短缺。目前该研究尚处于基础研究阶段，我们希望未来开发可向这类地区提供的集装箱规格成套系统，为从根本上解决社会难题贡献力量。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Desalination
论文：Recovery of magnesium from seawater brine using liquid tin direct-contact desalination assisted by vacuum degassing
DOI：10.1016/j.desal.2026.120582
