[發(fā)明專利]一種離子液體改性的荷正電復(fù)合納濾膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN110026091B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王曉琳;吳歡歡;汪林
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/02;B01D67/00;B01D71/56
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

一種離子液體改性的荷正電復(fù)合納濾膜及其制備方法。發(fā)明是在支撐底膜上，先利用多元胺與多元酰氯發(fā)生界面聚合形成初生聚酰胺層，再將初生聚酰胺層表面殘留的酰氯基團與氨基功能化離子液體進行酰胺化反應(yīng)制得復(fù)合膜。制備過程為：(1)配置多元胺水相溶液和多元酰氯有機相溶液；(2)在底膜表面界面聚合制備初生聚酰胺納濾膜；(3)將氨基功能化離子液體溶液與初生聚酰胺層表面酰氯基團反應(yīng)，經(jīng)熱處理得荷正電復(fù)合納濾膜。本發(fā)明通過改變復(fù)合膜的荷電性，可有效提取高鎂鋰比的鹽湖鹵水中鋰資源，且復(fù)合膜的鎂鋰分離因子低于0.15，通量為40?50L/m²h。本發(fā)明的優(yōu)點：制備方法簡單，在鹽湖提鋰方面具有良好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種離子液體改性的荷正電復(fù)合納濾膜及其制備方法，屬于膜材料制備及膜分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著新能源領(lǐng)域如手機、筆記本電腦、電動汽車等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，致使鋰資源的市場需求急劇增加，如何有效開發(fā)金屬鋰、鋰鹽等產(chǎn)品尤為重要。鋰資源主要存在于礦石、鹽湖鹵水和海水中，且我國鋰資源含量的70％貯存于鹽湖鹵水中，但從鹽湖鹵水中提鋰量僅占總提取量的8％。其主要原因是，我國鹽湖鹵水中鎂鋰比高，鎂鋰分離困難導(dǎo)致提鋰工藝難度增加，因此如何從鹽湖鹵水中提鋰將成為未來鋰鹽生產(chǎn)和研究的方向。目前，從高鎂鋰比的鹽湖鹵水中提鋰的主要方法有吸附法、溶劑萃取法、煅燒浸取法及膜分離法。相比于其它方法，膜分離法工藝綠色環(huán)保，能耗低、無高壓、易燃、易爆等危險工序，工藝流程短，在鹽湖鹵水提鋰領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。針對高鎂鋰比的鹽湖鹵水，由于納濾技術(shù)具有將一價離子和多價離子有效分離的特點，可有效解決鹽湖鹵水綜合利用過程中鎂鋰分離難的關(guān)鍵問題。

納濾技術(shù)是介于超濾和反滲透之間的壓力驅(qū)動型膜分離技術(shù)，已成為了水處理領(lǐng)域的研究熱點之一。納濾具有以下顯著特征：孔徑在0.5-2nm左右，截留分子量范圍為200-1000Da；根據(jù)靜電排斥和孔徑篩分原理，可對不同價態(tài)無機鹽和不同分子量的有機物進行分離；其具有操作壓力低、通量大、效率高等優(yōu)點，且正逐步取代一些污染嚴重、能耗高、工藝繁瑣的傳統(tǒng)分離技術(shù)。目前，納濾膜的制備方法主要包括相轉(zhuǎn)化法、復(fù)合法、共混法等，其中復(fù)合法應(yīng)用最廣，該法是指在微孔基膜表面復(fù)合一層具有納米級孔徑的超薄表層。制備超薄表層的方法主要有涂覆法、界面聚合法、原位聚合法、等離子體聚合法等，其中界面聚合法具有自抑制性、條件溫和與可調(diào)控性等優(yōu)點，已成為制備商品化納濾膜最有效的方法之一。在界面聚合中，由于酰氯基團易水解成羧酸基團，導(dǎo)致絕大部分納濾膜呈荷負電性，荷負電納濾膜對多價陰離子具有較好的截留效果，而對多價陽離子的截留效果較差。在高鎂鋰比的鹽湖鹵水中，荷正電納濾膜可有效提取其中的鋰離子，因此有必要研究構(gòu)建荷正電復(fù)合納濾膜。

而事實上，目前報道可用的荷正電納濾膜相對較少，其主要為殼聚糖系列、兩性離子系列、聚乙烯亞胺系列、季銨化改性系列等。Wen等采用Desal DL納濾膜對稀釋后的鹽湖鹵水進行分離研究，結(jié)果表明該納濾膜對硫酸鹽具有較高的截留率，但該膜不適用于從高濃度的含鎂鹽溶液中提鋰(Separation and Purification Technology 49(2006)230-236)。中國專利文獻(CN108636140A)提出采用乳酸化殼聚糖為水相，多元酰氯為有機相界面聚合成功制備出截留性能良好的荷正電納濾膜，但該膜的滲透通量較低。中國專利CN106925121A提出采用碳納米管改性的聚乙烯亞胺與多元酰氯進行界面聚合，成功制備出可用于從高鎂鋰比鹽湖鹵水中提鋰的荷正電復(fù)合納濾膜，但由于無機納米粒子與聚合物基體的相容性較差，導(dǎo)致成膜性差，難以實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。因此，有必要研制高性能荷正電納濾膜，使納濾膜能更有效地截留鹵水中的鎂離子，而對鋰離子具有較好的透過性，這也將成為鹽湖鎂鋰分離工藝的一個重要研究方向。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明目的在于提供一種氨基功能化離子液體改性的荷正電復(fù)合納濾膜及制備方法，使其對二價陽離子如鎂離子具有良好的截留性能，對一價陽離子如鋰離子具有較好的透過性能。