[發明專利]具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202210148652.4
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114432907B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 朱玉長;卞香鎣
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D69/10;B01D61/02;B01D71/56;B01D67/00;C02F1/44;C22B26/12;C22B3/22
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹

本發明公開了一種具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜及其制備方法與應用。所述制備方法包括：以多孔超濾支撐底膜表面作為包含多元胺單體、表面活性劑和納米線的水相溶液與包含多元酰氯單體的有機相溶液的界面，使多元胺單體與表面活性劑分子通過第一靜電相互作用力聚集在界面處，納米線給予其第二靜電相互作用力并限制多元胺單體的向上擴散，使多元胺單體和多元酰氯單體在界面處進行界面聚合反應，形成致密的聚酰胺分離選擇層，再熱處理，獲得具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜。本發明的復合納濾膜具有優異的鋰鎂分離性能，并對鋰離子有富集作用，純水通量高達15.09Lmsupgt;?2/supgt;hsupgt;?1/supgt;以上，在鹵水提鋰領域具有廣泛應用前景。

技術領域

本發明涉及一種納濾膜，尤其涉及一種具有超高鋰鎂選擇性的薄膜復合納濾膜及其制備方法，以及該薄膜復合納濾膜的應用，屬于材料技術和水處理技術領域。

背景技術

作為“推動世界前進的重要元素”的能源金屬，鋰對國民經濟的發展具有重要意義，目前各行業如玻璃、電器、制藥等都對鋰資源的需求也大幅度提高。傳統的提鋰方法是從礦石中提鋰，但其工藝復雜、能耗大，且礦石儲存量日益減少，目前全球鋰礦開發大多以鹽湖型為主。但由于鹽湖中鋰和鎂共生的，且鎂離子和鋰離子的化學性質相似，離子水合半徑相差較小，要想實現從鹽湖中有效的提取鋰，首先要解決鋰鎂分離的問題。

我國鹽湖集中分布在青藏高原地區，青海鹽湖普遍具有高鋰鎂比、低鋰含量的特征，主要的提取技術有：萃取法、吸附法、電滲析法、納濾法。但這些工藝存在一些缺陷，如能源消耗大經濟效益低、對環境不友好或者不適用于高鎂鋰比鹽湖等。納濾膜的分離尺寸處于超濾和反滲透之間，能夠有效截流多價離子而透過單價離子。其獨特的選擇性分離和操作簡單、成本較低、綠色環保的優勢，決定了納濾法在鹽湖提鋰領域的重要地位。

納濾膜的分離機理主要是尺寸篩分和電荷排斥作用，針對不同分離體系和目標產物，設計和制備出具有合適孔徑和帶電性質的納濾膜，以實現高選擇性分離。由于鋰鎂的離子水合半徑非常接近，電荷排斥作用更加顯著，荷正電膜表現出更加優異的鋰鎂分離選擇性。現在大多數的改性方法都是提升膜的荷電性，但是這樣會使鋰離子的截流也很高。本意是提取鋰，但卻白白損失很多。納濾法在鋰鎂分離領域上的應用，還有很大的提升空間。

因此，如何對聚合體系進行優化，尋求一種制備兼具高分離選擇性和低的鋰截流的薄膜復合納濾膜的新技術，具有很強的研究意義，也是研究人員一直努力的方向。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜及其制備方法，同時具有高分離選擇性和低的鋰截流率，以克服現有技術的不足。

本發明的另一目的還在于提供所述具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜在水處理領域中的應用。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜的制備方法，其包括：

提供多孔超濾支撐底膜；

以所述多孔超濾支撐底膜表面作為包含多元胺單體、表面活性劑和納米線的水相溶液與包含多元酰氯單體的有機相溶液的界面，使其中的多元胺單體與表面活性劑分子通過第一靜電相互作用力聚集在界面處，納米線給予其第二靜電相互作用力并限制多元胺單體的向上擴散，使所述多元胺單體和多元酰氯單體在所述界面處進行界面聚合反應，從而在所述多孔超濾支撐底膜表面形成致密的聚酰胺分離選擇層，再進行熱處理，獲得具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜，其中，所述表面活性劑包括烷基硫酸鈉，所述納米線包括納米纖維。

本發明實施例還提供了由前述制備方法制得的具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜，其包括多孔超濾支撐底膜和設置于所述多孔超濾支撐底膜上的聚酰胺選擇分離層。

本發明實施例還提供了前述具有超高鋰鎂選擇性的復合納濾膜在多價/單價鹽分離或鹵水提鋰等領域中的應用。