一种锂离子筛交换膜制备方法及其产品技术

本发明专利技术涉及锂离子交换膜技术领域，尤其是涉及一种锂离子筛交换膜制备方法及其产品；锂离子筛；锂离子筛基膜：将锂离子筛分散到溶剂中，溶解后，加入磺化类聚合物，再次溶解后制得铸膜液，将铸膜液浇注到模板上，固化后，形成锂离子筛基膜；锂离子筛交换膜：将锂离子筛分散到溶剂中，溶解后，再加入荷正电单体，混合溶解后获得反应液，将反应液敷设于锂离子筛基膜上，固化后，获得锂离子筛膜。本发明专利技术的目的是提供一种锂离子筛交换膜的制备方法及产品，通过提出一种锂离子交换膜的制备方法及其制备的产品以解决现有技术离子交换膜无法单独将锂离子与钠、钾、钙、镁等离子分离或锂离子提取率不高的技术问题。

Preparation method and product of lithium ion sieve exchange membrane

The invention relates to the technical field of lithium ion exchange membrane, in particular to a preparation method of a lithium ion sieve exchange membrane and its products; lithium ion sieve; lithium-ion sieve base membrane: dispersing the lithium ion sieve into a solvent, dissolving, adding sulfonated polymers and making the casting liquid after dissolving again, and casting the casting solution on the template and fixing it. After the formation, the lithium ion sieve base film was formed; the lithium ion sieve exchange membrane was dispersed into the solvent. After dissolving, the charge charged monomer was added and the reaction liquid was dissolved. The reaction solution was applied to the lithium ion sieve base film, and the lithium ion sieve membrane was obtained after curing. The purpose of the present invention is to provide a preparation method and a product of a lithium ion screen exchange membrane. By proposing a preparation method of the lithium ion exchange membrane and the product prepared to solve the technical problems of separating lithium ion from sodium, potassium, calcium, magnesium plasma or low lithium ion extraction rate by the existing technical ion exchange membrane.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子筛交换膜制备方法及其产品
本专利技术涉及锂离子交换膜
，尤其是涉及一种锂离子筛交换膜制备方法及其产品。
技术介绍
随着新能源锂电行业的发展，对锂的需求越来越大。锂的来源有两个，一是矿石，二是盐湖卤水。然而近年来锂矿石资源的日益枯竭，盐湖卤水提锂已成为锂盐生产的主攻方向。在我国西部盐湖中，蕴藏着丰富的的钾、锂、镁、硼等资源。然而盐湖资源中各种元素天然共生在一起，这使它们之间难以简单的实现完全分离。特别是镁和锂，它们在盐湖卤水中共存，且在水溶液中有着相似的性质，对两者的分离也是从盐湖卤水中提取锂盐的关键步骤。从盐湖卤水中分离锂的方法有吸附法与离子交换法，吸附法中的吸附剂吸附容量有限，而且需要再生，工艺比较复杂；离子交换法对锂离子的选择性不高，分离效率较低。荷正电膜对锂离子有一定选择性，磺化类聚合物离子交换膜对锂离子有一定透过性，但都无法单独将锂离子与钠、钾、钙、镁等离子分离。因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种新的锂离子筛交换膜制备方法及其产品，以提高对锂离子的选择性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种锂离子筛交换膜的制备方法及产品，通过提出一种锂离子交换膜的制备方法及其制备的产品以解决现有技术离子交换膜无法单独将锂离子与钠、钾、钙、镁等离子分离或锂离子提取率不高的技术问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种锂离子筛交换膜的制备方法，包括如下制备步骤：锂离子筛：将锂离子筛前驱体酸化后得到锂离子筛；锂离子筛基膜：将锂离子筛分散到溶剂中，溶解后，加入磺化类聚合物，再次溶解后制得铸膜液，将铸膜液浇注到模板上，固化后，形成锂离子筛基膜；锂离子筛交换膜：将锂离子筛分散到溶剂中，溶解后，再加入荷正电单体，混合溶解后获得反应液，将反应液敷设于锂离子筛基膜上，固化后，获得锂离子筛交换膜。优选地，在锂离子筛基膜制备过程中，磺化类聚合物与溶剂的质量比为0.02-0.20:1；锂离子筛与磺化类聚合物的质量比为0.02-0.25:1。优选地，在锂离子筛交换膜制备过程中，溶剂为水与乙醇溶液，荷正电单体与该溶剂的质量比为0.01-0.70:1，锂离子筛与荷正电单体的质量比为0.01-0.40:1。优选地，在锂离子筛基膜制备过程中，将锂离子筛分散到溶剂中，采用超声溶解，超声时间为10-30min；加入磺化类聚合物后采用搅拌溶解，搅拌时间为1-24h,搅拌温度为20-90℃；固化过程采用烘箱烘干，烘干温度为30-100℃。优选地，在锂离子筛交换膜制备中，固化过程采用紫外光进行辐射，紫外光强度为4-50mW/cm2，紫外光照射时间为1-30min。优选地，在锂离子筛基膜制备过程中，磺化类聚合物为磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚苯醚、磺化杂萘联苯聚醚砜酮、杂环磺化聚芳醚腈酮、磺化侧苯基杂萘联苯聚醚酮酮、磺化含侧苯基杂萘联苯聚醚砜、磺化杂萘联苯聚醚酮酮、磺化杂萘联苯共聚醚砜、磺化聚芳醚腈酮中的一种或多种。优选地，在锂离子筛交换膜制备过程中，荷正电单体为二甲基二烯丙基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙酰胺中的一种或多种。优选地，在锂离子筛基膜制备过程中，溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。优选地，锂离子筛制备中，锂离子筛前驱体制备方法为：将氢氧化锂(LiOH)和二氧化钛(TiO2)在球磨混合搅拌均匀，得钛酸锂(Li2TiO3)；然后将钛酸锂(Li2TiO3)在500℃-700℃焙烧1-5小时，获得锂离子筛前躯体；采用0.1-0.3mol/LHCl对锂离子筛前驱体进行酸化，酸化时间为3-5h,酸化温度为50-70℃。优选地，锂离子筛制备过程中的选用的二氧化钛的粒径为5nm-40nm。根据本专利技术的一个方面，根据本专利技术提供的锂离子交换膜的制备方法制得的锂离子筛交换膜产品。本专利技术提供的锂离子交换膜及其制备方法与现有技术相比具有以下进步：1、本专利技术通过将锂离子筛分散到溶剂中，超声后，加入磺化类聚合物，搅拌制得铸膜液，将铸膜液浇注到玻璃板上，干燥得到锂离子筛基膜，将锂离子筛分散到溶剂中，再加入荷正电单体，混合后获得反应液，将反应液涂覆到锂离子筛基膜上，采用紫外灯照射，获得锂离子筛交换膜的设计，制备得到的锂离子筛交换膜具有较高的锂离子选择性。2、本专利技术制备得到的锂离子筛交换膜产品可以用于盐湖中单价锂离子和多价镁离子的分离。3、本专利技术锂离子筛交换膜的制备方法简单、制备过程绿色无毒，适合大规模工业化生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例一中所述锂离子筛交换膜的制备方法步骤框图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术锂离子筛交换膜的制备方法包括以下步骤：将氢氧化锂(LiOH)和二氧化钛(TiO2)在球磨混合搅拌均匀，得钛酸锂(Li2TiO3)；然后将钛酸锂(Li2TiO3)在500℃-700℃焙烧1-5小时，获得锂离子筛前躯体；采用0.2mol/LHCl对锂离子筛前驱体进行酸化，酸化时间为4h,酸化温度为60℃；锂离子筛基膜：将锂离子筛分散到二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种中，采用超声溶解，超声时间为10-30min，加入磺化聚砜、磺化聚醚砜、磺化聚苯醚、磺化杂萘联苯聚醚砜酮、杂环磺化聚芳醚腈酮、磺化侧苯基杂萘联苯聚醚酮酮、磺化含侧苯基杂萘联苯聚醚砜、磺化杂萘联苯聚醚酮酮、磺化杂萘联苯共聚醚砜、磺化聚芳醚腈酮中的一种或多种，采用搅拌溶解，搅拌时间为1-24h,搅拌温度为20-90℃，制得铸膜液，将铸膜液浇注到模板上，采用烘箱烘干固化，烘干温度为30-100℃，形成锂离子筛基膜；锂离子筛交换膜：将锂离子筛分散到水与乙醇溶液中，溶解后，再加二甲基二烯丙基氯化铵、2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、二甲氨基丙基甲基丙酰胺中的一种或多种，搅拌溶解后获得反应液，将反应液敷设于锂离子筛基膜上，采用紫外光进行辐射固化，紫外光强度为4-50mW/cm2，紫外光照射时间为1-30min，获得锂离子筛交换膜。本专利技术中获得的锂离子筛交换膜具有较好的锂离子选择性是因为锂离子筛具有独特的空穴选择性结构，对锂离子具有独特的选择性，因此锂离子筛表现出非常好的锂离子选择性，这样一来，在锂离子筛为基础上，对锂离子筛进行复核，形成锂离子筛交换膜，表现出了较高的对锂离子选择性。实施例一：本实施例中一种锂离子筛交换膜的制备方法，包括如下制备步骤：S1)制备锂离子筛：将氢氧化锂(LiOH)和二氧化钛(TiO2)在球磨混合搅拌均匀，得钛酸锂(Li2TiO3)；然后将钛酸锂(Li2TiO3)在500℃焙烧5小时，获得锂离子筛前躯体；采用0.2mol/LHCl对锂离子筛前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子筛交换膜的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：锂离子筛：将锂离子筛前驱体酸化后得到锂离子筛；锂离子筛基膜：将锂离子筛分散到溶剂中，溶解后，加入磺化类聚合物，再次溶解后制得铸膜液，将铸膜液浇注到模板上，固化后，形成锂离子筛基膜；锂离子筛交换膜：将锂离子筛分散到溶剂中，溶解后，再加入荷正电单体，混合溶解后获得反应液，将反应液敷设于锂离子筛基膜上，固化后，获得锂离子筛交换膜。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子筛交换膜的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：锂离子筛：将锂离子筛前驱体酸化后得到锂离子筛；锂离子筛基膜：将锂离子筛分散到溶剂中，溶解后，加入磺化类聚合物，再次溶解后制得铸膜液，将铸膜液浇注到模板上，固化后，形成锂离子筛基膜；锂离子筛交换膜：将锂离子筛分散到溶剂中，溶解后，再加入荷正电单体，混合溶解后获得反应液，将反应液敷设于锂离子筛基膜上，固化后，获得锂离子筛交换膜。2.根据权利要求1所述的锂离子交换膜的制备方法，其特征在于：在锂离子筛基膜制备过程中，磺化类聚合物与溶剂的质量比为0.02-0.20:1；锂离子筛与磺化类聚合物的质量比为0.02-0.25:1。3.根据权利要求2所述的锂离子交换膜的制备方法，其特征在于：在锂离子筛交换膜制备过程中，溶剂为水与乙醇溶液，荷正电单体与该溶剂的质量比为0.01-0.70:1，锂离子筛与荷正电单体的质量比为0.01-0.40:1。4.根据权利要求3所述的锂离子交换膜的制备方法，其特征在于：在锂离子筛基膜制备过程中，将锂离子筛分散到溶剂中，采用超声溶解，超声时间为10-30min；加入磺化类聚合物后采用搅拌溶解，搅拌时间为1-24h,搅拌温度为20-90℃；固化过程采用烘箱烘干，烘干温度为30-100℃。5.根据权利要求4所述的锂离子交换膜的制备方法，其特征在于：在锂离子筛交换膜制备中，固化过程采用紫外光进行辐射，紫外光强度为4-50m...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亦力，李锁定，许鑫，莫恒亮，李天玉，代攀，
申请(专利权)人：天津碧水源膜材料有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12