[发明专利]一种盐湖提锂纳滤膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于膜分离‑吸附协同盐湖提锂的纳滤膜及其制备方法和应用，通过浸没沉淀相转化技术，使用氨基类聚合物一步法原位改性聚酰亚胺纳滤膜，制备得到具有正电性质的疏松聚酰亚胺纳滤膜，进而通过死端过滤技术将锂离子筛吸附剂固定在疏松聚酰亚胺纳滤膜的支撑层，最终得到的盐湖提锂纳滤膜的平均孔径小于1nm，对镁离子具有优异的截留性能，对锂离子具有特异性的吸附渗透作用，进而提高了锂离子的渗透速率。因此，本发明通过纳滤膜的筛分作用协同锂离子筛吸附剂的吸附作用，使得镁锂分离效率大幅度提高；此外，本发明的盐湖提锂纳滤膜制备工艺简单，且具有更加稳定的锂提取效率，可广泛应用但不限于海水、地热水、盐湖卤水领域。

技术领域

本发明涉及高分子膜技术领域，具体涉及一种基于膜分离-吸附协同盐湖提锂的纳滤膜及其制备方法和应用。

背景技术

随着便携式电子设备和电动汽车行业的迅猛发展，锂在新能源材料领域中的应用日益突出。我国锂电行业的蓬勃发展给锂盐市场带来机遇，锂盐日益増长的需求促使了锂资源的大力开发。根据锂资源的存在形式分类，全球的锂资源主要包括：固体型锂矿和盐湖卤水型锂矿，二者分别占总储量的34％和61％，其它类型锂资源(如油田和地热卤水等)占5％。可见，我国盐湖锂资源丰富，但因镁锂比高、分离难度大，现有技术成本高，导致我国锂盐生产长期依赖于进口锂矿石。矿石提锂三废产量大、污染重、成本高，充分利用盐湖锂资源，降低生产成本，是我国新能源发展的迫切需求。

现阶段，盐湖卤水锂提取技术主要包括蒸发结晶法、共沉淀法、溶剂萃取法以及离子交换法，最为常用的方法是蒸发结晶法。蒸发结晶法利用太阳能对盐湖水进行蒸发、浓缩获得含锂母液，再在含锂母液中加入碳酸盐将锂沉淀分离，获取碳酸锂产品。然而，这种方法耗时长，容易产生“三废”，且制备碳酸锂的过程需要加入大量的碳酸盐，大大增加锂产品的生产成本。

与颗粒状锂离子筛相比，膜状锂离子筛具有很多优点，即由于高分子膜具有弹性，可以弯曲、缠绕或相互叠加，增大与盐湖水接触面积的同时还有效降低了离子扩散阻力，使得膜状锂离子筛在工业应用上有很大的发展潜力。常用的成膜剂主要有PVC、聚矾、聚偏氟乙烯、多孔陶瓷等。锂离子筛膜可以增大与盐湖水接触的表面积，应用起来极为方便，但成膜会降低锂离子筛的吸附容量和吸附速率，而且使用过程中存在破损或者粉体脱落的现象，容易造成污染，因而阻碍了锂离子筛膜的工业化应用。

本发明基于分离膜技术，通过构建荷正电纳滤膜并在其支撑层构建锂离子渗透通道，通过筛分效应-吸附作用解决现有聚合物存在的分离效率差问题，实现高效提锂，具有重要的锂资源化循环再利用社会价值和巨大的经济价值。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种基于膜分离-吸附协同盐湖提锂纳滤膜的制备方法，该方法制备工艺简单、材料价格低廉且实验过程中未涉及有毒试剂。

本发明的第二目的是提供一种基于膜分离-吸附协同盐湖提锂纳滤膜，该纳滤膜对镁离子截留效率高，对锂离子截留效率低且渗透通量大。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于膜分离-吸附协同盐湖提锂纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：

S1、将聚酰亚胺和氨基类聚合物溶解完全，通过浸没沉淀相转化法，得到氨基类聚合物改性聚酰亚胺纳滤膜；

S2、将锂离子筛吸附剂通过死端过滤技术固定到所制备的氨基类聚合物改性聚酰亚胺纳滤膜的底部支撑层中，得到支撑层含有锂离子筛吸附剂的盐湖提锂纳滤膜。

在本发明的基于膜分离-吸附协同盐湖提锂纳滤膜的制备方法中，首先，将聚酰亚胺和氨基类聚合物溶解完全，通过浸没沉淀相转化法，制备得到以聚酰亚胺作为基材，表面及内部原位生长有正电性质的氨基类聚合物的改性聚酰亚胺纳滤膜；然后，通过死端过滤技术将锂离子筛吸附剂固定到改性聚酰亚胺纳滤膜的底部支撑层中，最后，得到盐湖提锂纳滤膜。