[發(fā)明專利]一種離子分離裝置、方法及應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210936521.2
• 申請日: 2022-08-04
• 公開（公告）號: CN115353247A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱嘉;宋琰;方詩琦
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F1/44;B01D61/02;B01D61/08;B01D61/10;B01D61/12;C02F101/10
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 萬婧

1.一種離子分離裝置，其特征在于：包括

納濾膜，用于分離溶液中的離子；

儲鹽層，用于存儲或截留通過所述納濾膜的離子；

蒸發(fā)層，用于通過光熱蒸發(fā)為離子傳輸提供動力；

所述納濾膜、儲鹽層和蒸發(fā)層通過微孔結(jié)構(gòu)連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：在儲鹽層上設(shè)置或連接有離子提取裝置，所述離子提取裝置用于獲取儲鹽層存儲或截留的離子。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)層產(chǎn)生兆帕級壓力。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)層為離子傳輸提供的動力為通過光熱蒸發(fā)產(chǎn)生的毛細(xì)管作用力。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)層上的設(shè)置有納米級通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)層為水凝膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的離子分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)層上設(shè)置有吸熱或吸光體系。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的離子分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)層內(nèi)分散有光熱納米材料。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的離子分離裝置，其特征在于：所述光熱納米材料為聚吡咯或/和炭黑。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述儲鹽層為多孔二氧化硅。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的離子分離裝置，其特征在于：所述多孔二氧化硅獲取方式為：二氧化硅高溫?zé)Y(jié)，表面處理獲取親水性。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述納濾膜通過鋰離子，截留鎂離子。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述納濾膜、儲鹽層、蒸發(fā)層依次疊加分布。

14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)層置于光熱環(huán)境中，納濾膜與溶液直接接觸。

15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：還包括用于保護(hù)和/或支撐和/或固定和/或漂浮作用的夾板和/或墊片，所述蒸發(fā)層、傳輸層和納濾膜置于以下方式其一：兩夾板、兩墊片、一夾板與一墊片。

16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述蒸發(fā)層、傳輸層和納濾膜置于兩夾板之間，所述夾板起到固定和漂浮作用，其一夾板通過墊片與蒸發(fā)層連接，另一夾板通過墊片與納濾膜連接，所述漂浮作用為將所述離子分離裝置漂浮于溶液中，且納濾膜與溶液液面接觸。

17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子分離裝置，其特征在于：所述夾板為PMMA板，墊片為橡膠墊或硅膠墊。

18.一種離子分離方法，其特征在于：采用光熱蒸發(fā)為離子通過納濾膜提供作用力。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的離子分離方法，其特征在于：在光熱蒸發(fā)作用力下，待分離離子輸送路徑為：

S01待分離離子通過納濾膜；

S02待分離離子進(jìn)入傳輸層并在傳輸層沉積。

所述納濾膜與傳輸層微孔結(jié)構(gòu)連通。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的離子分離方法，其特征在于：光熱蒸發(fā)作用力為光熱產(chǎn)生的毛細(xì)作用力。

21.權(quán)利要求1所述的離子分離裝置用于鋰鎂分離，所述鋰離子通過所述納濾膜并在所述儲鹽層沉積，所述納濾膜截留所述鎂離子。