一种基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴制造技术

本发明专利技术属于离子分离技术领域，本发明专利技术公开了一种基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴

【技术实现步骤摘要】
一种基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴、阳离子的方法


[0001]本专利技术涉及离子分离
，尤其涉及一种基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴
、
阳离子的方法
。

技术介绍

[0002]盐湖卤水作为无机盐资源宝库是我国矿产资源的重要组成部分，其中含量较少的稀散元素如溴
、
碘
、
铷
、
铯等元素在盐湖卤水中虽然浓度较低，但其总储量并不低，具有巨大的开采价值
。
盐湖卤水或者海水中稀贵离子资源提取利用的关键在于将其从各种共存离子溶液中高选择性地分离提纯出来
。
[0003]稀散元素由于其在盐湖卤水中浓度较低
(
一般在
100mg/L
以内
)
且存在大量性质相近的干扰性共存离子使得其采用传统方法分离提纯较为困难
。
例如，针对溴素提取，我国目前主要采用空气吹出法
。
这种方法在溴含量较高时，由于其易于自动化控制，工艺技术较为成熟，其经济效益明显，然而当原料液中浓度较低时
(100mg/L
以内
)
，由于气液相平衡限制，该工艺的能耗会急剧升高甚至无法进一步提取
。
目前提铯的方法主要有溶剂萃取
、
沉淀法
、
离子交换法等，其中研究的最多，发展最快的溶剂萃取法需要用到大量有毒有害的有机溶剂，极易造成二次污染且同样无法应对极低浓度下铯离子的提取问题，这造成了稀贵资源的巨大浪费与环境问题
。
因此，开发一种节能高效
、
绿色环保
、
可在低浓度下进行盐湖卤水中稀散元素提取的离子分离提取技术，对促进我国盐湖或海水资源的有效利用具有重要意义
。
[0004]近年来，由于采用电化学方法来进行离子分离提取的方式操作简单且环保，获得了大量关注
。
但是传统的膜分离法一次通常只能分离一种阴离子或者阳离子，如要制备特定的如溴化铯一类的化学品，需要分别制备提取溴和铯离子两种不同的膜电极
。
此外，在实际应用过程中由于阴
、
阳极材料不同其导电性
、
离子脱嵌能力也不同
。
在阴
、
阳极组成的闭合回路中，当一极在电势驱动下脱嵌一定数量的离子后，另一极因无法脱嵌相同电量的离子而导致电极极化后电势增大，到达电催化副反应电势后便会催化水解离生成一定量的
H
+
或者
OH
‑
来满足溶液整体的电中性
。
这类电催化副反应会破坏电极稳定性
、
降低离子分离效率
、
增加电能消耗
。
如中国专利技术专利
CN102718292A
虽然也提供了一种阴
、
阳离子的同步选择性分离及回收的方法，但在其技术中由于阴
、
阳离子膜不同而难以匹配，且外加电场的施加会导致析氢析氧副反应的发生
。
因此，本领域亟需开发一种可以连续性同步提取盐湖卤水中目标阴
、
阳离子的方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的为提供一种基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴
、
阳离子的方法，以解决现有的工艺复杂操作带来的高能耗及副反应问题
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴
、
阳离子的方法，包括如下步骤：
[0008]将电控装置置于原料液中，对电控装置施加周期性交替电位，完成对目标阴
、
阳离子的提取；
[0009]所述电控装置包括2个电控两性离子膜；2个电控两性离子膜形成接收室；接收室中的溶液为接收液
。
[0010]作为优选，所述电控两性离子膜的制备包括如下步骤：将活性材料
、
导电炭黑
、
聚偏二氟乙烯和分散剂混合，得混合物，将混合物涂覆于不锈钢丝网表面并干燥，得到电控两性离子膜
。
[0011]作为优选，活性材料为
LiMn2O4和聚吡咯的混合物或卤氧化铋化合物；分散剂为
N
‑
甲基吡咯烷酮；活性材料
、
导电炭黑
、
聚偏二氟乙烯和分散剂的质量比为7～9：1～2：1：
0.5
～
5。
[0012]作为优选，混合物的涂覆厚度为
20
～
250
μ
m
；干燥的温度为
50
～
70℃
，干燥的时间为
30
～
60min。
[0013]作为优选，卤氧化铋化合物为
BiOBr。
[0014]作为优选，所述原料液包括
Li
+
、Cs
+
、F
‑
、Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
中的多种
。
[0015]作为优选，当电控两性离子膜的活性材料为
BiOBr
时，目标阴
、
阳离子为
Br
‑
、Cs
+
；当电控两性离子膜的活性材料为
LiMn2O4和聚吡咯的混合物时，目标阴
、
阳离子为
Cl
‑
、Li
+
。
[0016]作为优选，所述周期性交替电位的电压为0～
5V
，周期性交替电位的交替时间为
10
～
20min
；所述提取的时间为3～
6h。
[0017]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0018](1)
与传统阴离子交换膜主要用于选择性透过阴离子，阳离子交换膜主要用于选择性透过阳离子不同，本专利技术提出一种通过调节膜电势来改变其离子交换特性，使其成为一种可同步进行阴
、
阳离子选择性透过的电控两性离子膜，具有较高的应用前景；
[0019](2)
本专利技术将电控两性离子膜进行耦合周期性氧化还原电位切换，使原料液区的目标阴
、
阳离子可以通过膜电极同步选择性连续渗透，在接收液侧直接富集形成目标化合物水溶液，工艺操作简单，连续性强易于实现工业化应用；
[0020](3)
本专利技术采用对称性膜电极及溶液体系可有效避免阴
、
阳极匹配问题导致的析氢析氧等副反应发生，有效降低系统能耗；
[0021]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴
、
阳离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：将电控装置置于原料液中，对电控装置施加周期性交替电位，完成对目标阴
、
阳离子的提取；所述电控装置包括2个电控两性离子膜；2个电控两性离子膜形成接收室；接收室中的溶液为接收液
。2.
根据权利要求1所述基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴
、
阳离子的方法，其特征在于，所述电控两性离子膜的制备包括如下步骤：将活性材料
、
导电炭黑
、
聚偏二氟乙烯和分散剂混合，得混合物，将混合物涂覆于不锈钢丝网表面并干燥，得到电控两性离子膜
。3.
根据权利要求2所述基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴
、
阳离子的方法，其特征在于，活性材料为
LiMn2O4和聚吡咯的混合物或卤氧化铋化合物；分散剂为
N
‑
甲基吡咯烷酮；活性材料
、
导电炭黑
、
聚偏二氟乙烯和分散剂的质量比为7～9：1～2：1：
0.5
～
5。4.
根据权利要求2或3所述基于电控两性离子膜的连续性同步提取盐湖卤水中目标阴
、
阳离子的方法，其特征在于，混合物的涂覆厚度为
20
～
250
μ
m
；干燥的温度为
50
～
70℃
，干燥的时间为

【专利技术属性】
技术研发人员：安小伟，王天蕴，郝晓刚，杜晓，马旭莉，王佩芬，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：