一种高性能镁锂分离膜的制备方法

专利2025-06-14  22


本发明涉及纳滤膜及镁锂分离领域,具体涉及高性能镁锂分离膜的制备方法。


背景技术:

1、随着电动汽车行业的蓬勃发展和对智能设备的需求,对锂的需求急剧增加。预计到2030年,锂的供需量将达到约200万吨。因此,高效、高纯度的锂提取和分离工艺对于满足日益增长的电动汽车需求至关重要。世界各地的卤水约占全球锂储量的59%,大多数盐湖卤水的成分中含有大量的镁离子,因此将镁锂分开是锂提取前最重要的步骤之一。我国的盐湖多分布于青海西藏地区,受当地条件的限制寻找节能高效的分离方式显得尤为重要。

2、膜分离是一种利用膜作为分离介质在驱动力作用下对混合体系实现纯化、筛分、浓缩等目的的分离技术。与传统分离技术相比具有选择性高、能耗低、操作简单、维护运行成本低等诸多优势。自从20世纪60年代被工业化应用以来,膜分离技术被广泛应用于海水淡化、废水处理、气体分离、物料纯化等领域。纳滤技术可在操作压力低的情况下具有相对大的通量,大大降低能源消耗与处理成本。因其孔径小且表面含有丰富的官能团,可以通过孔径筛分和静电效应对多价盐进行分离。因此,通过纳滤膜将镁锂两种离子分离是一种经济有效的方式。然而,面对盐湖中高盐浓度高镁锂比的状况,纳滤膜依旧存在镁锂分离能力不足。


技术实现思路

1、发明所要解决的是如何提高纳滤膜镁锂分离能力的技术问题,重点针对聚酰胺纳滤膜,提供一种高性能镁锂分离膜的制备方法。

2、为解决上述技术问题,本发明通过以下的技术方案予以实现:

3、一种高性能镁锂分离膜的制备方法,包括以下步骤:

4、1)哌嗪与酰氯单体通过界面聚合在聚砜膜面形成聚酰胺薄膜;

5、2)将带有反应活性(与胺反应)基团的小分子季铵盐与胺单体混合作为二次界面聚合的溶液;

6、3)将步骤2)所得的溶液倾倒在步骤1)所得的聚酰胺薄膜上,通过二次界面聚合形成正电荷分离层;

7、4)通过高温固化促进反应的进行得到纳滤膜。

8、优选地,所述胺类单体含有两个以上具有反应活性的氨基。

9、优选地,所述带有反应活性基团的小分子季铵盐的活性基团为环氧基、醛基、羧基、酰氯其中之一。

10、优选地,所述酰氯单体含有两个以上具有反应活性的酰氯基团。

11、优选地,所述固化温度为50-100℃。

12、本发明的有益效果是:

13、本发明提供了一种高性能镁锂分离膜的制备方法,将带有强正电荷的季铵基团通过原位接枝的方式引入膜的内部,增加膜的正电性的同时构筑了带有正电荷的传输孔道。由于接枝过程与聚合过程分步进行,小分子季铵盐被聚酰胺包裹,在后续高温固化时原位接枝在聚酰胺内部。使得膜孔径缩小,孔径分布变窄,这有利于强化孔道内正电荷的静电排斥作用。制得的纳滤膜具有13l·m-2·h-1·bar-1的水通量,镁锂分离系数达到135(2000ppm),同时在高盐浓度下(32000ppm)依然保持较好的分离效果(分离系数37)。

14、该方法操作简单,效果明显极大地提高了膜的分离能力,具有广阔的规模化应用前景。



技术特征:

1.一种高性能镁锂分离膜的制备方法,包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述胺类单体含有两个以上具有反应活性的氨基。

3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述带有反应活性基团的小分子季铵盐的活性基团为环氧基、醛基、羧基、酰氯其中之一。

4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述酰氯单体含有两个以上具有反应活性的酰氯基团。

5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述固化温度为50-100℃。


技术总结
本发明公开了一种高性能镁锂分离膜的制备方法,包括形成聚酰胺薄膜;将小分子季铵盐与胺单体混合作为二次界面聚合的溶液;二次界面聚合形成正电荷分离层;最后通过高温固化促进反应的进行得到纳滤膜。本发明将带有强正电荷的季铵基团通过原位接枝的方式引入膜的内部,增加膜的正电性的同时构筑了带有正电荷的传输孔道,操作简单,效果明显极大地提高了膜的分离能力,具有广阔的规模化应用前景。

技术研发人员:周勇,孙荣泽,高从堦
受保护的技术使用者:浙江工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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