[发明专利]一种聚合物包容膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚合物包容膜及其制备方法和应用，所述聚合物包容膜的材料包括基础聚合物和萃取剂的组合；所述萃取剂为中性萃取剂、羧酸类萃取剂或螯合萃取剂中的任意一种；通过选择中性萃取剂、羧酸类萃取剂或螯合萃取剂中的任意一种，使得所述聚合物包容膜对于稀土元素具有良好的选择性；且所述聚合物包容膜的制备方法简单、环境友好，制备得到的聚合物包容膜在使用过程中所包含的萃取剂几乎不会流失，提升了所述聚合物包容膜的稳定性及使用寿命。

技术领域

本发明属于分离膜技术领域，具体涉及一种聚合物包容膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年来稀土或其化合物因具有优良的光电磁等特性以及能大幅度提升其产品的质量和性能的特性，广泛的应用于国防、冶金、化工、航天等领域。然而在自然界中，稀土元素多以伴生物的形式分散在矿物质中，分离和提取的难度较大。其中，在分离稀土元素的流程中不仅要考虑物理性质和化学性质较为相似的伴生稀土元素，还要分离很多伴生的杂质元素，大大提升了工艺流程的难度。在经济快速发展的今天，稀土元素消耗量逐年递增，因此如何有效分离稀土中的各个元素具有重要的现实意义。

传统液液溶剂萃取过程中油水两相直接接触，导致油水两相夹带、容易乳化等问题。液膜分离技术结合液液萃取和膜分离优势，在油水两相不直接接触的情况下进行萃取分离，能够减少溶剂损失和乳化情况。

传统液膜分离技术中使用的液膜主要包括乳化液膜(ELM)和支撑液膜(SLM)。关于这两种膜的研究和报道有很多。CN104831068A公开了一种用于分离钙镁离子的乳化液膜，该乳化液膜由有机膜相和内相反萃取剂组成，其中膜相由膜溶剂、双流动载体、表明活性剂组成，将膜相与内水相混合并在乳化机下高速剪切得到稳定的乳化液膜，其优点是可以用于钙镁离子的有效分离，对于钙离子的选择性比镁离子选择性好，有利于提高萃取率，为乳化液膜在金属离子分离应用中提供技术参考，实用性强。乳化液膜具有较大界面接触面积、萃取剂消耗量小等优势，但也存在稳定性不高、制乳和破乳困难等问题。

CN105597556A公开了一种高导热复合支撑液膜及其制备方法。包括：多孔膜；在多孔膜上的支撑液膜；所述支撑液膜由支撑层和膜液组成；所述多孔膜的亲疏水性与膜液相反；所述膜液中含有质量分数为20～45％LiCl和质量分数为5～10％的高导热材料。为了强化膜的导热能力，在制备过程中，膜中掺杂了高导热填料。该复合支撑液膜有三种制备方法，分别是粘结法、干法溶液沉积法和湿法溶液沉积法，工艺简单、设备成本低，并且所制出的复合支撑液膜的皮层超薄。所获得的复合支撑液膜及制品，可广泛应用于水处理技术、新风全热回收技术、空调节能技术、化工冶金、环境保护、生化工程等领域，步骤简单、操作方便、实用性强。然而，支撑液膜依然存在膜孔易堵塞、无法避免油水两相直接接触、使用寿命短等缺点。

聚合物包容膜(PIM)是一种新型的萃取用膜，常由基础聚合物、萃取剂和增塑剂或改性剂溶解在溶剂中浇筑而成。CN108261930A公开了一种铟的聚合物包容液膜、制备方法及应用，该液膜的制备原料包括聚合物、挥发性溶剂和载体，该液膜的制备方法包括溶剂挥发法。该聚合物包容液膜将料液相和反萃相溶液分开，通过调节料液相和反萃相适宜的酸度环境，从低浓度的料液中将铟萃取，并同时在反萃相中解析，从而达到铟的分离和富集的目的。但是该聚合物包容膜无法对稀土元素进行分离。

因此，开发一种可以对一种或多种稀土元素进行选择性分离与富集的聚合物包容膜，具有重要研究意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚合物包容膜及其制备方法和应用，所述聚合物包容膜的材料包括基础聚合物和萃取剂的组合，通过选择中性萃取剂、羧酸类萃取剂或螯合萃取剂中的任意一种，使得所述聚合物包容膜对于稀土元素具有良好的选择性，可以有效地从含有稀土元素的水溶液中分离出特定的一种或几种稀土元素；且所述聚合物包容膜的制备方法简单、环境友好，制备得到的聚合物包容膜在使用过程中包含在膜内的萃取剂几乎不会流失，提升了所述聚合物包容膜的稳定性及使用寿命。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：