本發(fā)明涉及滲透膜，尤其涉及一種復合型正滲透膜及其制備方法和反向鹽擴散提鋰應用。

背景技術：

1、正滲透是一種依靠膜兩側由溶液濃度差而形成的滲透壓差作為動力驅動兩側分子自發(fā)傳遞分離的膜分離技術。正滲透無需額外壓力，具有低能耗和環(huán)境可持續(xù)性的特點。因此，正滲透膜分離技術在果汁濃縮、水袋、污泥濃縮等領域具有應用潛力。典型的正滲透膜主要由下層多孔基底(支撐層)和上層致密的聚酰胺選擇層(皮層)兩部分組成，是一種不對稱的膜結構。支撐層主要起到維持膜結構穩(wěn)定性的作用，而皮層對于驅動液物質的保留和濃縮至關重要。

2、然而，在正向滲透過程中，反向鹽擴散是一個不可避免的缺陷，即驅動液中的溶質透過正滲透膜擴散至原料液，導致料液被污染。在正滲透操作過程中，驅動液中的單價鹽通常難以被攔截，導致二價鹽被廣泛用作驅動液。然而，這一缺陷在二價和單價離子的分離中具有巨大的潛在應用前景，特別是在鹽湖提鋰方面。鋰作為一種戰(zhàn)略金屬，主要儲存在鹽湖中，從鹽湖中提取鋰的關鍵是鋰(一價li+)/鎂(二價mg2+)的分離。這是因為鹽湖鹵水中含有大量的mg2+，同時mg2+和li+的水合半徑相似，因此很難通過傳統(tǒng)方法從鹵水中提取鋰。目前，還沒有關于使用正滲透膜通過反向鹽滲透分離mg2+/li+的研究工作的報道。因此，在無壓條件下，通過正滲透膜實現(xiàn)mg2+/li+分離，開創(chuàng)一種創(chuàng)新、節(jié)能、環(huán)保的提鋰技術，這具有重要意義。

3、因此，現(xiàn)有技術還有待于改進和發(fā)展。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種復合型正滲透膜及其制備方法和反向鹽擴散提鋰應用，旨在利用正滲透膜實現(xiàn)mg2+/li+分離，并簡化正滲透膜的制備過程，推動正滲透膜更加廣泛的應用。

2、本發(fā)明的技術方案如下：

3、本發(fā)明的第一方面，提供一種復合型正滲透膜的制備方法，其中，包括步驟：

4、s1、將疏水膜用有機溶劑潤濕，然后浸沒于改性單體水溶液中，再向所述改性單體水溶液中加入氧化劑，依次進行攪拌和靜置，得到改性膜，將改性膜取出后用水沖洗；

5、s2、在改性膜的一側表面先倒入聚陰離子溶液并反應第一預定時間，除去多余的聚陰離子溶液；再倒入聚乙烯亞胺水溶液并反應第二預定時間，除去多余的聚乙烯亞胺水溶液；再倒入含有均苯三甲酰氯的有機溶液并反應第三預定時間，除去多余的含有均苯三甲酰氯的有機溶液，即在改性膜的一側表面形成復合皮層；最后經(jīng)靜置和熱處理，得到所述復合型正滲透膜。

6、可選地，所述疏水膜為聚乙烯微孔膜、聚丙烯膜、聚偏二氟乙烯膜和聚四氟乙烯膜中的一種，所述疏水膜的厚度為5μm～20μm。

7、可選地，所述改性單體水溶液為間苯二胺水溶液、苯胺水溶液、鄰苯二胺水溶液和對苯二胺水溶液中的一種或多種。

8、可選地，所述改性單體水溶液的濃度為0.2wt％～0.6wt％。

9、可選地，所述氧化劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、硝酸銀、fe3+、cu2+、ni2+中的一種或多種。

10、可選地，以改性單體水溶液和氧化劑構成的體系為基準，所述氧化劑的濃度為40g/l～80g/l。

11、可選地，所述聚陰離子溶液為海藻酸鈉溶液、聚丙烯酸溶液、聚苯乙烯磺酸鈉溶液、氧化石墨烯溶液、聚乙烯磺酸溶液、羧甲基纖維素鈉溶液的一種或多種。

12、可選地，所述聚陰離子溶液的濃度為2g/l～8g/l。

13、可選地，所述聚乙烯亞胺水溶液的濃度為2wt％～7wt％。

14、可選地，在步驟s2中，所述第一預定時間為5min～10min，第二預定時間為5min～10min，第三預定時間為1min～2min。

15、可選地，在步驟s1中，所述攪拌的時間為1min～10min，所述靜置的時間為2h～5h。

16、可選地，在步驟s2中，所述靜置具體包括步驟：在空氣中靜置1min～5min；所述熱處理具體包括步驟：在40℃～60℃下熱處理5min～10min。

17、本發(fā)明的第二方面，提供一種采用本發(fā)明所述的制備方法制備得到的復合型正滲透膜。

18、本發(fā)明的第三方面，提供一種本發(fā)明所述的復合型正滲透膜的反向鹽擴散提鋰應用，其中，所述反向鹽擴散提鋰應用為在鎂鋰混合液中分離鎂鋰、在鹽湖鹵水中提鋰或在廢舊鋰電池浸出液中提鋰。

19、有益效果：本發(fā)明提供一種復合型正滲透膜的制備方法，先通過改性單體水溶液和氧化劑對疏水膜進行親水改性，再在改性膜的表面進行底部為層層自組裝和頂部為界面聚合的反應，其中聚乙烯亞胺既可以充當聚陽離子和聚陰離子進行層層自組裝，又可以充當水相與均苯三甲酰氯進行界面聚合，從而在改性膜表面形成復合皮層。所述方法操作簡單，步驟簡化，成本降低，制得的復合型正滲透膜具有優(yōu)異的鎂鋰分離性能和長期運行穩(wěn)定性，在經(jīng)濟可行性、效率、選擇性和未來工業(yè)應用等方面顯現(xiàn)出巨大潛力，尤其是在鎂鋰分離、在鹽湖鹵水中提鋰和在廢舊鋰電池浸出液中提鋰具有很大的應用潛力。

技術特征：

1.一種復合型正滲透膜的制備方法，其特征在于，包括步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的復合型正滲透膜的制備方法，其特征在于，所述疏水膜為聚乙烯微孔膜、聚丙烯膜、聚偏二氟乙烯膜和聚四氟乙烯膜中的一種，所述疏水膜的厚度為5μm～20μm。

3.根據(jù)權利要求1所述的復合型正滲透膜的制備方法，其特征在于，所述改性單體水溶液為間苯二胺水溶液、苯胺水溶液、鄰苯二胺水溶液和對苯二胺水溶液中的一種或多種；

4.根據(jù)權利要求1所述的復合型正滲透膜的制備方法，其特征在于，所述氧化劑為過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、硝酸銀、fe3+、cu2+、ni2+中的一種或多種；

5.根據(jù)權利要求1所述的復合型正滲透膜的制備方法，其特征在于，所述聚陰離子溶液為海藻酸鈉溶液、聚丙烯酸溶液、聚苯乙烯磺酸鈉溶液、氧化石墨烯溶液、聚乙烯磺酸溶液、羧甲基纖維素鈉溶液的一種或多種；

6.根據(jù)權利要求1所述的復合型正滲透膜的制備方法，其特征在于，所述聚乙烯亞胺水溶液的濃度為2wt％～7wt％。

7.根據(jù)權利要求1所述的復合型正滲透膜的制備方法，其特征在于，在步驟s2中，所述第一預定時間為5min～10min，第二預定時間為5min～10min，第三預定時間為1min～2min。

8.根據(jù)權利要求1所述的復合型正滲透膜的制備方法，其特征在于，在步驟s1中，所述攪拌的時間為1min～10min，所述靜置的時間為2h～5h；

9.一種復合型正滲透膜，其特征在于，所述復合型正滲透膜采用如權利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到。

10.一種如權利要求9所述的復合型正滲透膜的反向鹽擴散提鋰應用，其特征在于，所述反向鹽擴散提鋰應用為在鎂鋰混合液中分離鎂鋰、在鹽湖鹵水中提鋰或在廢舊鋰電池浸出液中提鋰。

技術總結
本發(fā)明涉及滲透膜技術領域，尤其涉及一種復合型正滲透膜及其制備方法和反向鹽擴散提鋰應用。方法包括步驟：將疏水膜用有機溶劑潤濕，浸沒于改性單體水溶液中，加入氧化劑，進行攪拌和靜置，得到改性膜，將改性膜取出后用水沖洗；在改性膜的一側表面先倒入聚陰離子溶液并反應第一預定時間，除去多余的聚陰離子溶液；再倒入聚乙烯亞胺水溶液并反應第二預定時間，除去多余的聚乙烯亞胺水溶液；再倒入含有均苯三甲酰氯的有機溶液并反應第三預定時間，除去多余的含有均苯三甲酰氯的有機溶液；最后經(jīng)靜置和熱處理，得到復合型正滲透膜。本發(fā)明制得的復合型正滲透膜具有優(yōu)異的鎂鋰分離性能和長期運行穩(wěn)定性，在反向鹽擴散提鋰方面具有很大的應用潛力。

技術研發(fā)人員：劉長坤,石鑫玉
受保護的技術使用者：深圳大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/4/28