具有镁锂分离功能的膜及其制备方法与流程

本发明涉及膜领域，具体地涉及一种具有镁锂分离功能的膜及其制备方法。

背景技术：

1、近年来随着新能源汽车的广泛应用，锂能源的需求量也逐步攀升。在我国，绝大多数的锂资源都蕴藏在盐湖卤水中。盐湖水中除了锂离子外，还含有大量的镁离子与钠离子，因此。从盐湖中提取出纯净的锂资源具有很高的技术难度。目前，针对盐湖提锂，膜分离法和吸附法研究得最为广泛。

2、然而，现有的商业纳滤膜不是针对镁锂分离而设计的，其对于镁离子与锂离子的分离效率非常低(镁锂分离系数小于5)，不能用于盐湖提锂。针对盐湖提锂的膜产品，绝大多数的研究尚处于实验室阶段，而且所制备膜，其镁锂分离系数依然低于20。因此，如何高效地实现镁锂分离仍然面临很多挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的存在的上述的问题，提供一种具有镁锂分离功能的膜及其制备方法，该膜在保证水通量没有明显降低的同时，还具有较高的镁锂分离效率，处理效率较高。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种具有镁锂分离功能的膜的制备方法，该方法包括：在基底上依次制备多孔支撑层、聚酰胺层和改性层；

3、其中，所述改性层由单宁酸和咪唑阳离子供体在聚酰胺层表面通过氢键复合得到。

4、第二方面，本发明提供了如上所述的方法制备的具有镁锂分离功能的膜。

5、第三方面，本发明提供了一种具有镁锂分离功能的膜，所述膜依次包括基底、多孔支撑层、聚酰胺层和改性层；

6、其中，改性层包括由单宁酸和咪唑阳离子供体通过氢键形成的复合物，并且至少部分单宁酸提供的结构单元还通过酚羟基的邻位与聚酰胺层连接。

7、本发明提供的膜，对镁离子的截留率高，在保证水通量没有明显降低的同时，还具有较高的镁锂分离效率，处理效率较高。本发明提供的膜，其拉伸强度和断伸长率等力学性能没有受到明显的影响，兼顾了锂吸附性能和膜的力学性能并且制备方法简单，具有广阔的产业化前景。

技术特征：

1.一种具有镁锂分离功能的膜的制备方法，其特征在于，该方法包括：在基底上依次制备多孔支撑层、聚酰胺层和改性层；

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基底的厚度为30-150μm，优选为50-120μm；

3.根据权利要求1所述的方法，其中，制备多孔支撑层的方法包括：将多孔支撑层材料溶液涂覆在基底上，并在10-30℃的水中浸泡10-60min；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，制备聚酰胺层的方法包括：使多孔支撑层的表面依次接触含有多元胺的水相和含有多元酰氯的有机相，然后进行热处理；

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述多元胺选自聚乙烯亚胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、哌嗪、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种，更优选为聚乙烯亚胺、哌嗪和多乙烯多胺中的至少一种；

6.根据权利要求1或3所述的方法，其中，制备改性层的方法包括：将单宁酸和咪唑阳离子供体在聚酰胺层上通过自组装得到；其中，所述自组装的方法包括：在0.4-0.7mpa、10-30℃和单宁酸溶液保持流动的情况下，使聚酰胺层接触单宁酸溶液；然后在0.4-0.7mpa、10-30℃和咪唑阳离子供体溶液保持流动的情况下，使聚酰胺层接触咪唑阳离子供体溶液，完成一次自组装。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，制备改性层的条件使得改性层的厚度为5-200nm，优选为10-50nm；

8.权利要求1-7中任意一项所述的方法制备的具有镁锂分离功能的膜。

9.一种具有镁锂分离功能的膜，其特征在于，所述膜依次包括基底、多孔支撑层、聚酰胺层和改性层；

10.根据权利要求9所述的膜，其中，所述膜的厚度为40-260μm，优选为80-190μm；

11.根据权利要求9或10所述的膜，其中，所述基底的平均孔径为10-50μm，孔隙率为30-85％；

12.根据权利要求9所述的膜，其中，所述改性层的zeta电位为-10mv至30mv，优选为3.5mv至15mv；

13.根据权利要求12所述的膜，其中，在一次自组装反应中，物料和单宁酸溶液的接触时间为1-120min，更优选为10-60min；

技术总结
本发明涉及膜领域，公开了一种具有镁锂分离功能的膜及其制备方法。该方法包括：在基底上依次制备多孔支撑层、聚酰胺层和改性层；其中，所述改性层由单宁酸和咪唑阳离子供体在聚酰胺层表面通过氢键复合得到。该膜在保证水通量没有明显降低的同时，还具有较高的镁锂分离效率，处理效率较高。

技术研发人员：赵慕华,张杨,刘轶群,潘国元,于浩,赵国珂,唐功庆
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8