[发明专利]一种利用中空纤维正渗透膜进行盐湖卤水提锂的方法

说明书

本发明公开了一种利用中空纤维正渗透膜进行盐湖卤水提锂的方法，包括：中空纤维基膜表面活化改性；层层自组装制备中空纤维正渗透膜；正渗透浓缩盐湖卤水富集锂。以该中空纤维正渗透膜制成组件用于盐湖卤水浓缩富锂等多级工艺。该方法所制备的中空纤维正渗透膜，耐盐性强，截留率较高。基膜制备工艺简单，成本低，功能层原料消耗少，操作简便，易于控制。膜极化层电荷密度高，适用卤水盐度范围宽，浓缩倍数高。采用选择层面向低浓度卤水提锂原料液(FO模式)的操作方式，以盐湖老卤水、盐湖摊晒复合盐溶液及盐湖卤水提锂多级纳滤工艺段的浓缩液等为汲取液，能耗及生产成本低，锂损失率小，膜性能稳定，易清洗，使用寿命长。

技术领域

本发明属于膜制备及其应用领域，具体涉及一种利用中空纤维正渗透膜进行制备及其在盐湖卤水提锂的方法。

背景技术

随着新能源产业的发展，锂资源作为21世纪的能源金属日益受到重视，盐湖卤水锂资源占全球锂资源总量的91％，从盐湖卤水中高效低成本提锂逐渐成为国内外锂工业开发生产锂盐的关注问题。目前盐湖卤水提锂工艺中涉及的反渗透、纳滤等膜分离技术均属于压力驱动过滤，能耗高，膜污染严重，操作成本高，对高盐水浓缩倍数有限。因此，开发使用一种高效绿色节能技术迫在眉睫。

正渗透(forward osmosis，FO)技术是一种以化学势差驱动过滤的新型前沿膜分离技术，具有能耗低、污染小、回收率高等优点，近年来已经成功应用于脱盐、污水处理与回用、食品加工、航天等领域。目前，正渗透主要以平板膜为主，制备工艺不可连续化操作，不便于大量生产，同时膜性能不佳，通量低且反向盐通量高，内浓差极化现象严重，使用寿命短，清洗工艺复杂，造成平板正渗透膜在工业领域的大范围推广与应用受到限制。而中空纤维型膜组件有效面积大，过滤效率高，在各种工业领域的应用广泛。将正渗透技术应用于盐湖提锂可以降低能源消耗，环保经济。

江苏海普功能材料有限公司(CN106241841 A)公开了一种将正渗透膜应用于盐湖卤水制备碳酸锂的方法，中国科学院青海盐湖研究所(CN106334445 A)公开了一种盐湖提锂前母液的正渗透膜浓缩方法，但这两个专利中只涉及到了正渗透膜在提锂工艺中的应用，并未涉及到正渗透膜的制备工艺及其使用寿命等关键问题。此外，这两个方法中汲取液为单一溶液，且料液水质不明，因此可参照性较小。济南大学(CN104906966 A)公开了一种醋酸纤维素/功能化石墨烯混合基质中空纤维正渗透膜的制备方法，但该专利并未涉及到所制备的膜能否适用于在盐湖卤水提锂中的应用。

传统正渗透膜在高盐料液运行过程中，易形成内浓差极化现象而导致膜运行不稳定，膜效下降。基于此，需要开发一种解决现有中空纤维正渗透膜在生产过程中极化层电荷密度低导致内浓差极化严重，耐盐性差等问题的正渗透膜生产技术。本专利开发了一种在常规中空纤维基膜表面通过层层自组装，制备高荷电极化层的中空纤维正渗透膜的生产技术。该技术所得产品具有正向通量大、反向盐渗透低，运行稳定，易清洗，可适用于盐湖卤水提锂工艺。

发明内容

本发明的目的是针对现有中空纤维正渗透膜制备工艺复杂，原料用料耗费大，极化层厚度不可控，电荷密度低，水通量小、反向盐通量高等缺点，而不适用于解决盐湖卤水提锂工艺的现状，提出了一种采用层层自组装法，制备适用于高盐卤水浓缩富集提锂的中空纤维正渗透膜的生产技术。

本发明提供了一种利用中空纤维正渗透膜进行盐湖卤水提锂的方法，该方法包括以下步骤：

1)中空纤维基膜表面活化改性：将常规浸没沉淀相转化法制备的中空纤维基膜，在高浓度的强碱性溶液中浸泡1～2h，促使基膜表面形成静电活化层；

2)层层自组装制备中空纤维正渗透膜：将活化改性后的基膜浸入聚阳离子电解质溶液中20～40min，用去离子水清洗表面游离溶液后；然后浸入聚阴离子电解质溶液20～40min，再用去离子水清洗表面残余游离溶液，完成一个循环；重复循环上述操作3～5次，得到中空纤维正渗透膜；