8月27日，東京科學大學工學院機械系的堀川虎之介（博士研究生）與該校綜合研究院零碳能源研究所的近藤正聰副教授宣布，成功開發出了利用液態金屬錫（Sn）從海水淡化排水（濃縮鹽水、富鹽水）中高效回收鎂（Mg）的技術。該技術新引入了透過真空除氣去除多餘氯和硫的方法。能夠透過直接接觸蒸餾、真空除氣和冷卻析出，回收淡水及富鎂析出物。此舉有望實現「非採礦型資源開發」。相關成果於2026年7月31日線上發表於《Desalination》。
圖1 實驗裝置與近藤正聰副教授。坩堝鉗前端是固體錫（圖片提供：東京科學大學）
圖2 （a）液態金屬Sn直接接觸式蒸餾工藝；（b）透過真空除氣去除氣體成分；（c）冷卻時透過冷阱效應使含鎂析出物析出並回收（圖片提供：東京科學大學）
受全球人口增長與氣候變遷影響，淡水資源短缺問題日趨嚴峻。聯合國大學於2026年1月曾發出全球性「水破產」預警。面對這一社會課題，利用儲量豐富的海水製備淡水的海水淡化技術重要性不斷提升。
淡水資源匱乏國家獲取飲用水所採用的主流海水淡化技術，是施加高壓使水透過半透膜的逆滲透膜法（RO法），但該技術在生產淡水的同時會產生大量濃縮鹽水。全球每年生產約35萬億升淡水，同時會產生約50萬億升濃縮鹽水作為廢棄物。排水經稀釋後返回海洋，但已知該排水中高濃度富集Mg等有用元素。
但這些元素以離子形態大量共存於廢液之中，資源化回收難度較高。
此前，研究團隊一直在探討能否利用作為核融合反應堆冷卻劑的液態錫（Sn）溶解和吸收其他金屬元素的性質來實現資源回收。錫的特性在核融合反應堆中會造成損傷，因此屬於亟待解決的難題，而研究團隊轉換了研究思路。將富鹽水直接與液態金屬錫接觸，在透過蒸發製備淡水的同時，使錫吸納鈉、鎂等海水中的資源；研究團隊此前已實現僅依靠溫度控制提取硫酸鎂等物質。但這類化合物的應用場景有限，因此研究目標轉向提取附加值更高的元素與化合物。
因此，本研究引入真空除氣技術，分離氯和硫，以更易利用的化合物形式回收鎂。
實驗中，將約8克錫在坩堝內於573～673K（約300～400 ℃）熔化成液態金屬錫，為識別產生的氣體，將以重水（D₂O）配製的人工富鹽水以每分鐘0.1毫升的速度滴加到液態錫表面。
將吸納富鹽水後的錫直接接入真空裝置。在高真空環境下，以每分鐘2.5K的速率緩慢升溫至973K（約700℃），並在973K下保溫約10分鐘；在真空除氣過程中，使用四極杆質譜儀連續檢測釋放的氣體。
隨後在保持真空狀態下將錫同樣緩慢冷卻至熔點232℃，溶解物隨之析出。
利用電子顯微鏡觀察析出物截面後發現，Mg和Na在不同區域分別析出。透過場發射掃描電子顯微鏡／電子背散射繞射法解析晶體結構，確認富鎂析出物的主要晶相為氧化鎂（MgO），證明可以實現Mg的選擇性富集。在673 K下處理20 mL人工富鹽水時，析出物中的Mg被濃縮至原富鹽水的最大約280倍。
此外，氯、硫等組分以HCl、DCl、Cl₂、SO₂、H₂S等氣體形式釋放，根據處理前後的質量變化估算，約59%～67%的富鹽水來源氣體組分被去除。
未來，研究團隊力爭建構一種在液態金屬錫透過自然對流循環的管路途中設置溫度梯度，從而兼顧海水淡化和高有用性資源分離回收的系統。析出的化合物等被認為可透過網狀回收裝置回收。
今後將使用實際富鹽水進行驗證，首先試製桌面大小的裝置，並推進放大試驗以及鋰元素回收相關研究。
近藤副教授表示：「從我日常開展核融合反應堆冷媒錫相關研究的角度來看，錫會腐蝕、劣化絕大多數部件，是一種難以處理的物質。本次研究正是反向利用了錫的這一特性。日本雖然水資源充沛，但海外以及日本國內的離島等地，淡水資源依舊短缺。目前該研究尚處於基礎研究階段，我們希望未來開發可向這類地區提供的集裝箱規格成套系統，為從根本上解決社會難題貢獻力量。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Desalination
論文：Recovery of magnesium from seawater brine using liquid tin direct-contact desalination assisted by vacuum degassing
DOI：10.1016/j.desal.2026.120582
