分离膜及其制备方法和应用与流程

本发明涉及膜领域，具体地涉及一种分离膜及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着新能源汽车的广泛应用，锂能源的需求量也逐步攀升。在我国，绝大多数的锂资源都蕴藏在盐湖卤水中。盐湖水中除了锂离子外，还含有大量的镁离子与钠离子，从盐湖中提取出纯净的锂资源具有较高的技术难度。研究者们开发出沉淀法、太阳池法、萃取法、煅烧法、膜分离法以及吸附法等一系列方法和工艺以获取锂资源。其中，以膜分离法和吸附法研究得最为广泛。

2、然而，现有的商业纳滤膜不是针对镁锂分离而设计的，其对于镁离子与锂离子的分离效率非常低，镁锂分离系数一般小于5，不能用于盐湖提锂。因此，如何用实现高效的镁锂分离仍然面临很多挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的存在的上述问题，提供一种分离膜及其制备方法和应用，该分离膜能够更好的截留镁离子，获得较高的镁锂分离效率，同时还具有较高的水通量，处理效率更高。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种分离膜，所述分离膜依次包括基材层、多孔支撑层、聚酰胺层和修饰层；

3、其中，形成所述修饰层的交联聚合物包括单宁酸提供的结构单元与多元胺提供的结构单元，至少部分单宁酸提供的结构单元还通过酚羟基的邻位与聚酰胺层连接。

4、本发明第二方面提供了一种分离膜的制备方法，该方法包括：在基材层上依次制备多孔支撑层、聚酰胺层和修饰层；

5、其中，所述修饰层由单宁酸与多元胺在聚酰胺层表面反应得到。

6、本发明第三方面提供了如上所述的方法制备的分离膜。

7、本发明第四方面提供了如第一方面所述的或第三方面所述的分离膜在镁锂分离中的应用。

8、本发明提供的分离膜，表面的交联密度和正电荷密度较高，能够更好的截留镁离子，同时使得锂离子尽可能的通过，获得较高的镁锂分离效率，同时还具有较高的水通量，处理效率更高。并且，本发明提供的制备方法，简单，具有广阔的产业化前景。

技术特征：

1.一种分离膜，其特征在于，所述分离膜依次包括基材层、多孔支撑层、聚酰胺层和修饰层；

2.根据权利要求1所述的分离膜，其中，所述分离膜的厚度为100-200μm；

3.根据权利要求1或2所述的分离膜，其中，所述基材层的材料选自聚酯无纺布、聚乙烯无纺布和聚丙烯无纺布中的至少一种；

4.根据权利要求1或2所述的分离膜，其中，所述聚酰胺层由多元胺与多元酰氯合成得到，所述多元胺选自聚乙烯亚胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、哌嗪、间苯二胺和对苯二胺中的至少一种，更优选为聚乙烯亚胺、哌嗪和多乙烯多胺中的至少一种；

5.根据权利要求1所述的分离膜，其中，所述修饰层的zeta电位为-5mv至30mv，优选为5mv至13mv；

6.根据权利要求5所述的分离膜，其中，在一次自组装反应中，材料和单宁酸溶液的接触时间为1-120min，更优选为10-60min；

7.一种分离膜的制备方法，其特征在于，该方法包括：在基材层上依次制备多孔支撑层、聚酰胺层和修饰层；

8.根据权利要求7所述的方法，其中，制备多孔支撑层的方法包括：将多孔支撑层材料溶液涂覆在基材层上，并在10-30℃的水中浸泡10-60min；

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，制备聚酰胺层的方法包括：将包括基材层和多孔支撑层的材料的多孔支撑层表面依次接触含有多元胺的水相和含有多元酰氯的有机相，然后进行热处理；

10.根据权利要求7或8所述的方法，其中，制备修饰层的方法包括：将单宁酸与多元胺在聚酰胺层上通过多次自组装反应得到；其中，所述多次自组装的方法包括：在0.4-0.7mpa、10-30℃和单宁酸溶液保持流动的情况下，将包括基材层、多孔支撑层、聚酰胺层的材料的聚酰胺层一侧接触单宁酸溶液；然后在0.4-0.7mpa、10-30℃和多元胺溶液保持流动的情况下，将所述材料的聚酰胺层一侧接触多元胺溶液中，完成一次自组装反应；重复以上步骤，完成多次自组装反应。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在一次自组装反应中，材料和单宁酸溶液的接触时间为1-120min，更为10-60min；

12.权利要求7-11中任意一项所述的方法制备的分离膜。

13.权利要求1-6和权利要求12中任意一项所述的分离膜在镁锂分离中的应用。

技术总结
本发明涉及膜领域，公开了一种分离膜及其制备方法和应用。所述分离膜依次包括基材层、多孔支撑层、聚酰胺层和修饰层；其中，形成所述修饰层的交联聚合物包括单宁酸提供的结构单元与多元胺提供的结构单元，至少部分单宁酸提供的结构单元还通过酚羟基的邻位与聚酰胺层连接。该分离膜能够更好的截留镁离子，获得较高的镁锂分离效率，同时还具有较高的水通量，处理效率更高。

技术研发人员：张杨,赵慕华,刘轶群,潘国元,张建华,于浩,杜文杰,赵国珂,唐功庆
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16