[发明专利]一种改性阳离子交换膜的制备方法

说明书

一种改性阳离子交换膜的制备方法，所述制备方法采用图1所示交流电膜组装装置，所述制备方法包括如下步骤：(1)预处理；(2)使用交流电电场膜表面组装技术，在预处理后的阳离子交换膜表面构建由聚多巴胺与TC反应形成的带正电荷的单体层，(3)使用交流电电场膜表面组装技术，在带正电荷的单体层表面构建PSSMA的带负电荷的聚合物层；(4)根据所需要的层数继续按照步骤(2)和(3)在膜表面进行交替构建，最终在阳离子交换膜表面得到改性层；(5)将步骤(4)制备的改性阳离子交换膜于EDC‑HCl和NHS的混合溶液中充分浸泡，水洗得到改性阳离子交换膜。本发明制备的改性阳离子交换膜对于锂离子与二价镁离子、钙离子具有良好的选择分离性能。

技术领域

本发明涉及一种用于锂离子提取的改性阳离子交换膜的制备方法。

技术背景

能源短缺和环境污染是我们现代文明面临的最紧迫的挑战，从环境中提取清洁资源用于能源利用是一种经济和生态友好的方法，可以取代传统的不可再生和环境成本高昂的化石燃料。锂，作为一种能源材料，已被应用于可充电锂电池，并为当今大多数电子产品提供电力，已被认为是最有前途和最有效的资源之一。目前，锂化合物的主要来源是有限的岩石储量，但从这些岩石中生产锂可能会引起环境问题。另一方面，盐湖作为锂资源的丰富性(约占全球锂资源总量的62％)引起了人们对加强锂资源开发的重视。然而，盐湖水组成复杂，含有Na⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等离子，获得锂资源需将Li⁺与其他阳离子分开。盐湖水通过晒盐得到钠盐、结晶得到钾盐后用于锂的提取。盐湖水中最具干扰的元素是镁，因为锂和镁有非常接近的离子性能，其离子半径几乎相同(～0.07nm)，这使得两者的分离变得非常复杂和困难。盐湖水提锂主要有溶剂萃取法、化学沉淀法、蒸发结晶法、煅烧浸取法、吸附法和碳化法等。但由于其固有的环境效应和较低的选择性，应用有限。

近年来，人们对开发具有选择性分离性能的单价离子交换膜进行了探索，这极大地拓展了离子交换体系在离子选择性分离及特定离子提取的应用领域，显示了其在锂离子资源提取方面的潜力。其中，膜分离材料是离子选择性分离的重要组成部分。

因此，本发明旨在提供一种用于盐湖锂提取的特种阳离子交换膜制备方法，采用交流电场和锂离子控制，利用层层组装技术在膜表面进行多层的架构及组装，从而制备出具有高选择性的锂离子提取特种阳离子交换膜，同时控制其改性层的稳定性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性阳离子交换膜的制备方法，该制备方法工艺简单，操作易行，制备过程无毒环保，所制备的改性阳离子交换膜对锂离子与二价镁离子、钙离子具有良好的选择分离性能。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种改性阳离子交换膜的制备方法，所述制备方法采用交流电膜组装装置，所述交流电膜组装装置包括阳极板、阴极板、膜A和膜B，所述阳极板、膜A、膜B和阴极板依次间隔排列构成阳极室、料液室和阴极室，所述料液室中设置有搅拌装置，所述阳极板和阴极板分别与交流电源连接，所述制备方法包括如下步骤：

(1)预处理：先用去离子水洗去阳离子交换膜表面的杂质，再用Li₂SO₄溶液充分浸泡后待用；

(2)将预处理后的阳离子交换膜垂直放置于交流电膜组装装置的膜A和膜B的位置，使用交流电电场膜表面组装技术，在预处理后的阳离子交换膜表面构建由聚多巴胺(PDA)与2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(TC)反应形成的带正电荷的单体层，具体构建方法如下：