[发明专利]用于盐湖卤水提锂的支撑离子液膜接触器

说明书

本发明提供了一种用于盐湖卤水提锂的支撑离子液膜接触器，属于材料技术领域。本发明支撑离子液膜接触器具有“H”型舱室结构，舱室中部设有采用冠醚聚合物多孔膜作为支撑膜材料、结合有机磷类‑离子液体萃取体系构建的冠醚聚酰胺/亚胺支撑离子液膜，舱室两端分别为用于盛装镁锂溶液的进料相和用于盛装萃取剂的接收相，基于冠醚‑锂离子‑镁离子‑有机磷类‑离子液体萃取体系之间的构效关系，使得冠醚聚酰胺/亚胺支撑离子液膜在实现高镁锂比盐湖卤水中镁离子和锂离子高效分离的同时，具有优良的运行稳定性。该方法制备简单、萃取剂的用量减少，能够实现提锂过程中萃取与反萃取的耦合及连续操作，是一种环保且高效的分离方法。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种用于盐湖卤水提锂的支撑离子液膜接触器。

背景技术

锂(Li)是最轻的碱金属，密度仅为0.534g/cm³。锂具有较高的电化学活性(电极电位为-3.05V)和最高比热容，在储能(电池)、新材料(陶瓷、玻璃)等领域具有极高的商业价值。盐湖卤水中的镁锂质量比较高，对锂离子提取造成巨大困难。因此，发展从低浓度、高Mg/Li比盐湖卤水中高效提取锂资源一直是国际盐湖提锂的难题和挑战。现有的提锂方法主要包括吸附法、溶剂萃取法、膜分离法(含纳滤和电渗析技术)等。其中膜技术分离的方法被认为是最具有发展潜力的方法之一。

支撑离子液膜(SILM)主要是将离子液体(IL)溶剂萃取体系与膜分离法相结合的萃取分离技术。通过一定方法将离子液体有机相(载体分子和溶剂)填充进入基体膜的孔结构，在毛细管作用力和表面张力作用下使得有机载体稳定的依附在基体膜中，构成液膜相。离子液体有机载体相赋予SILM选择性传质的性能。液膜相将料液相与反萃取相分隔开来。料液相中的目标分离物质(如金属离子)与液膜相中的载体分子络合形成亲脂性金属-有机配体，使其通过液膜相传递到反萃取相，实现了目标物质的高效分离。SILM的传质过程结合了萃取和反萃取步骤是一个连续渗透过程，避免了传统溶剂萃取体系中复杂操作。SILM体系的建立大大减少了化学试剂的使用量，同时兼具成本低、效率高、产品污染小、无相分离问题、无需破乳、易于规模化应用等优点。近些年来，SILM在挥发性有机物(VOCs)、CO₂以及重金属分离过程中具有广阔的应用前景。

CN 201811557521公开了一种支撑液膜提锂装置及膜法卤水提锂工艺。该专利中构建了“三明治”式的支撑液膜装置，使用的膜材料为亲水或疏水聚偏氟乙烯膜、聚苯砜膜、聚四氟乙烯膜。该方法主要利用了“三明治”式膜夹层中可循环的有机萃取相，膜材料与萃取剂之间不存在较强的相互作用，在锂离子传质的过程中膜材料仅仅起到支撑作用，这必然会引起有机相的大量损失。

国际期刊《膜科学杂志》(Journal of Membrane Science,2007,300(1-2):88-94)介绍了一种离子液体支撑液膜的制备方法，使用不同的离子液体作为萃取剂，使用尼龙膜、聚四氟乙烯多孔膜作为其支撑膜材料，然而这些多孔膜表面的膜孔较大，无法有效对粒径较小的离子液体进行截留。在对盐湖水进行处理时，离子液体因直接与水溶液接触而急剧流失，造成膜的稳定性差，无法重复使用。

由上可知，传统SILM由于膜材料与离子液体萃取剂之间无强相互作用，膜内离子液体严重流失的问题，使得锂镁分离和提锂效果降低。因此，提供一种用于高镁锂盐湖卤水镁锂分离和锂资源回收的支撑离子液膜接触器，使其具有良好的锂离子吸附性能和镁锂选择性，这是本领域所要亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种用于高镁锂盐湖卤水镁锂分离和锂资源回收的支撑离子液膜接触器，其在很大程度上增加了支撑离子液膜的稳定性，使得萃取和反萃取过程一步完成，有效解决了传统镁锂分离方法中工业繁琐、效率低、高污染的问题。