荷正电纳滤膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种荷正电纳滤膜及其制备方法和应用。本发明专利技术荷正电纳滤膜的制备方法，包括如下步骤，先将聚磷酸盐、二价金属盐及多元胺混合，然后加入水溶性高分子，形成水相溶液，其中，水溶性高分子选自壳聚糖盐和/或阳离子聚丙烯酰胺；将水相溶液和多元酰氯的油相溶液依次置于支撑膜的同一表面，再进行热处理，得到具有预制分离层的预制膜；将预制膜浸入包括有阳离子表面活性剂的碱性水溶液中，取出后得到荷正电纳滤膜。该制备方法形成的荷正电纳滤膜的功能分离层中分布有核

【技术实现步骤摘要】
荷正电纳滤膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，特别是涉及一种荷正电纳滤膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]盐湖卤水中含有Li
+
、Na
+
、K
+
、Ca
2+
、Mg
2+
等阳离子和SO
42
‑
、Cl
‑
、CO
32
‑
等阴离子，由于Mg
2+
和Li
+
的化学性质相近，因此，对于高镁锂比的盐湖卤水，用沉淀法分离镁和锂的分离效果差，相比之下，荷正电纳滤膜能够截留Mg
2+
，使Li
+
透过，因此能够有效的从高镁锂比的盐湖卤水中分离得到锂资源。
[0003]传统的荷正电纳滤膜的制备方法主要有两种，一种是在纳滤膜表面使用涂覆法或者接枝法形成荷正电物质，然而，涂覆法形成的荷正电物质容易脱落，接枝法则存在制作过程复杂、水通量小、不易规模化生产的问题；另一种是利用荷正电的单体通过界面聚合法制备荷正电纳滤膜，然而这种制备方法制得的荷正电纳滤膜因其表面致密的荷正电性，对荷正电离子镁和锂的分离效果较差，导致荷正电纳滤膜水通量小。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述问题，提供一种荷正电纳滤膜及其制备方法和应用；该制备方法形成的荷正电纳滤膜的功能分离层中分布有核
‑
壳结构的荷正电纳米粒子，并均匀的分散在功能分离层中，从而有效的提高了荷正电纳滤膜的荷正电性，应用于锂提取装置时，提高了镁和锂的分离效果，并且具有高的水通量。
[0005]本专利技术提供了一种荷正电纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：先将聚磷酸盐、二价金属盐以及多元胺混合，然后加入水溶性高分子，形成水相溶液，其中，所述水溶性高分子选自壳聚糖盐和/或阳离子聚丙烯酰胺；将所述水相溶液和多元酰氯的油相溶液依次置于支撑膜的同一表面，再进行热处理，得到具有预制分离层的预制膜；将所述预制膜浸入包括有阳离子表面活性剂的碱性水溶液中，取出后得到荷正电纳滤膜。
[0006]所述壳聚糖盐选自壳聚糖盐酸盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖季铵盐中的至少一种；及/或，所述聚磷酸盐选自三聚磷酸钠、二聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种；及/或，所述二价金属盐选自二价镁盐、二价钙盐中的至少一种。
[0007]在一实施方式中，所述二价金属盐选自氯化镁、硫酸镁、氯化钙中的至少一种。
[0008]在一实施方式中，所述水溶性高分子在所述水相溶液中的质量分数为0.05%
‑
0.5%，所述聚磷酸盐与所述水溶性高分子的质量比为2:1
‑
6:1，所述聚磷酸盐与所述二价金属盐的质量比为5:1
‑
10:1。
[0009]在一实施方式中，所述阳离子表面活性剂选自十二烷基溴化铵、十六烷基溴化铵、十八烷基溴化铵中的至少一种。
[0010]在一实施方式中，所述阳离子表面活性剂在所述碱性水溶液中的质量分数为0.1%
‑
6%。
[0011]在一实施方式中，所述碱性水溶液的pH为10
‑
13。
[0012]在一实施方式中，将所述预制膜浸入碱性水溶液中的步骤中，浸入时间为0.5min
‑
5min。
[0013]一种荷正电纳滤膜，所述荷正电纳滤膜由如上述的荷正电纳滤膜的制备方法制备得到，所述荷正电纳滤膜包括层叠设置的支撑膜和功能分离层，所述功能分离层中分布有核
‑
壳结构的荷正电纳米粒子，其中，核为金属氢氧化物纳米粒子，壳结构的材料为水溶性高分子。
[0014]一种如上述的荷正电纳滤膜在锂提取装置中的应用。
[0015]本专利技术荷正电纳滤膜的制备方法中，通过特定加料顺序得到的水相溶液中，聚磷酸盐与二价金属盐中的二价金属离子能够生成络合物，形成水溶性网络，使二价金属离子均匀分布在水相溶液中，而由于水相溶液中的水溶性高分子带正电，聚磷酸盐带负电，并且水溶性高分子的分子量大于聚磷酸盐的分子量，荷正电基团多，因此带正电的水溶性高分子能够包裹在聚磷酸盐
‑
二价金属络合物表面，形成以聚磷酸盐
‑
二价金属离子为核，水溶性高分子为壳的初生态核
‑
壳纳米结构，此时，将水相溶液和油相溶液依次置于支撑膜表面的过程中，初生态核
‑
壳纳米结构能更加有序的向水油交界面移动，热处理后使初生态核
‑
壳纳米结构均匀的分散在预制膜的预制分离层中。然后，将预制膜浸入碱性水溶液中时，碱性水溶液中的氢氧根能够与初生态核
‑
壳纳米结构中的二价金属离子生成金属氢氧化物的固体纳米粒子，而由于碱性水溶液中含有一定浓度的阳离子，此时基于同性电荷相斥的原理，水溶性高分子始终保持对固体纳米粒子的包裹状态，并不会溶出到溶液中，从而形成以固体纳米粒子为核，水溶性高分子为壳的荷正电纳米粒子并均匀分散在功能分离层中。
[0016]由于本专利技术形成了核
‑
壳结构的荷正电纳米粒子，并均匀的分散在功能分离层中，因此荷正电纳滤膜应用于锂提取装置时，能够更好的截留Mg
2+
，从而有效的分离Mg
2+
和Li
+
；同时，荷正电纳米粒子的存在能有效的增加水的传输通道，增加水通量。
具体实施方式
[0017]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关实施例对本专利技术进行更全面的描述。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0018]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0019]本专利技术提供的荷正电纳滤膜的制备方法，包括如下步骤：S10，先将聚磷酸盐、二价金属盐以及多元胺混合，然后加入水溶性高分子，形成水相溶液，其中，所述水溶性高分子选自壳聚糖盐和/或阳离子聚丙烯酰胺；S20，将水相溶液和多元酰氯的油相溶液依次置于所述支撑膜的同一表面，再进行热处理，得到具有预制分离层的预制膜；
S30，将预制膜浸入包括有阳离子表面活性剂的碱性水溶液中，取出后得到荷正电纳滤膜。
[0020]步骤S10中，先加入的聚磷酸盐与二价金属盐中的二价金属离子能够生成络合物，形成水溶性网络，使二价金属离子均匀分布在水相溶液中，之后加入的水溶性高分子带正电，而聚磷酸盐带负电，并且水溶性高分子的分子量大于聚磷酸盐的分子量，荷正电基团多，因此带正电的水溶性高分子能够包裹在聚磷酸盐
‑
二价金属络合物表面，形成以聚磷酸盐
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：先将聚磷酸盐、二价金属盐以及多元胺混合，然后加入水溶性高分子，形成水相溶液，其中，所述水溶性高分子选自壳聚糖盐和/或阳离子聚丙烯酰胺；将所述水相溶液和多元酰氯的油相溶液依次置于支撑膜的同一表面，再进行热处理，得到具有预制分离层的预制膜；将所述预制膜浸入包括有阳离子表面活性剂的碱性水溶液中，取出后得到荷正电纳滤膜。2.根据权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖盐选自壳聚糖盐酸盐、壳聚糖乳酸盐、壳聚糖季铵盐中的至少一种；及/或，所述聚磷酸盐选自三聚磷酸钠、二聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的至少一种；及/或，所述二价金属盐选自二价镁盐、二价钙盐中的至少一种。3.根据权利要求2所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述二价金属盐选自氯化镁、硫酸镁、氯化钙中的至少一种。4.根据权利要求1所述的荷正电纳滤膜的制备方法，其特征在于，所述水溶性高分子在所述水相溶液中的质量分数为0.05%
‑
0.5%，所述聚磷酸盐与所述水溶性高分子的质量比为2:1
‑
6:1，所述聚磷酸盐与所述二价金属盐的质量比为5:1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：陈可可，潘巧明，刘文超，谭惠芬，程新，施盈盈，郑宏林，
申请(专利权)人：杭州水处理技术研究开发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：