高荷电性超薄复合纳滤膜的结构设计及其对镁锂的分离性能研究
发布时间：2021-08-31 22:38
随着工业和经济的快速发展,各行业对锂资源的需求量都日益增加。我国盐湖中锂资源含量丰富但镁锂质量比较高,因此有效分离镁锂是实现高效提取锂资源的关键。本课题针对高镁锂比盐湖卤水镁锂分离困难的问题,主要开展了以下工作:采用不同的胺类聚合物制备具有不同结构和荷电性的纳滤膜,研究了纳滤膜的荷电性和结构与膜对Mg2+和Li+的选择分离性能之间的关系;通过调控界面聚合制备参数,对上述分离性能最佳的荷电性纳滤膜的结构和性能进行优化设计,制备出一种高荷正电性超薄复合纳滤膜。利用界面聚合的方法,以不同的胺类聚合物作为水相单体制备了多种结构和荷电性不同的复合纳滤膜。由实验结果可知,由于聚乙烯亚胺大分子链上携带了大量的胺基,以聚乙烯亚胺为水相单体制备的纳滤膜都表现为荷正电性,而以携带了少量胺基的小分子哌嗪和间苯二胺为水相单体制备的纳滤膜均属于荷负电纳滤膜。在对模拟盐湖卤水进行镁锂分离时,荷正电纳滤膜对Mg2+和Li+的分离性能优于荷负电纳滤膜,且具有高荷正电性的纳滤膜对Mg2+和Li+
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
17年全球已
Ｍ。因此在海水淡化、工业废水处理和分离纯化等领域，纳滤膜具有良好的应??用潜力和广阔的发展前景。纳滤膜分离工艺如图１－２所示。??⑷——??？?？??？：？丨?ｘ＝＞?＼７７７．??Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ??Ｐｕｍｐ?￣?Ｐｕｍｐ?ｒ￣￣??／ｕ、?Ｐｅｒｍｅａｔｅ?ｏｕｔ?Ｐｅｒｍｅａｔｅ?ｏｕｔ??（ｂ）??？？?？??？?＊?＊?？?＼?？?？??＞?＊?＊?ｉ?＊?／?ｉ．?？?．ｉ??Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ??Ｐｕｍｐ?Ｉ?Ｐｕｍｐ??？参？??Ｐｅｒｍｅａｔｅ?ｏｕｔ?Ｐｅｒｍｅａｔｅ?ｏｕｔ??图１－２纳滤膜分离工艺：（ａ）浓缩；（ｂ）分离纯化??１．３．２纳滤膜的性能特征??ＮＦ分离过程一般在室温条件下实施且不会出现化学反应，因此不会改变膜??的结构；ＮＦ分离过程中使用的压力值一般低于ＲＯ膜，操作压力通常为０．５？２．５??Ｍｐａ左右，因此可减少对能源的消耗。ＮＦ膜具有纳米级孔径［４４］，膜的孔径一般??＜２?ｎｍ，且其截留分子量（ＭＷＣ０）在２００至１０００?Ｄａ之间。ＮＦ膜材料表面通??常具有荷电性
１．３．５纳滤膜的制备方法??ＮＦ膜的制备方法主要包括相转化法、涂覆－交联法、层组装法和界而??聚合法：７８？，（如图１－３所示：８４：）。相转化法＞３：通常用来制备不对称ＮＦ膜，即在??一定条件下将铸膜液由液相转变为固相多孔膜材料。复合ＮＦ膜的制备方法分为??两步：一是支撑层的制备，二是活性功能层的制备。支撑Ｍ由相转化法制得，??活性层的制备主要采用涂覆－交联法、层层自组装法和界面聚合法。涂覆－交联??法是先涂覆后交联，即在聚合物基膜上涂覆一层在特定条件下可形成活性层??的可交联聚合物或活性单体。层层自组装法：８７］是通过分子间力（如氢键和聚电??解质的静电吸引）使不同的分子组装成有序结构的方法。界面聚合法是两种单??体在不相溶的溶液（水相和有机相）边界处进行的缩聚反应，该反应速度很快??且具有抑制性，可形成极薄的薄膜层％。??界面聚合法是在两个不相容的溶液的交界处通过两个或两个以上聚单体进??行反应，从而在支撑层上快速生成一层薄而致密的功能薄膜层：８９?９１］。通常利用??微滤膜或超滤膜作为支撑层，首先将支撑层表面浸渍在含有胺类单体的水相溶??液中，一定时间后移除多余的水相单体，再将膜浸渍在含有不同活性单体的油??相溶液一定时间让两种单体在膜表面反应形成一层薄膜。随后通过后处理使反??应进一步进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]添加剂对聚丙烯腈膜结构和性能的影响[J]. 王辉,崔梦冰,闫冬冬,陈改荣. 材料导报. 2018(04)
[2]利用吸附技术提取盐湖卤水中锂的研究进展[J]. 许乃才,史丹丹,黎四霞,刘忠,董亚萍,李武. 材料导报. 2017(17)
[3]盐湖卤水提锂[J]. 赵旭,张琦,武海虹,郝晓翠,王亮,黄西平. 化学进展. 2017(07)
[4]基于离子交换机理的尖晶石型LiMn2O4脱/嵌锂模拟[J]. 纪志永,黄智辉,袁俊生,李非,周俊奇. 材料导报. 2017(12)
[5]我国盐湖锂资源开发现状、存在问题及对策[J]. 伍倩,刘喜方,郑绵平,乜贞,余疆江. 现代化工. 2017(05)
[6]全球锂资源开发利用形势分析及启示[J]. 蔡艳龙,李建武. 地球学报. 2017(01)
[7]DK膜对无机盐截留性能的研究[J]. 姜迪,秦冬玲,徐异峰,陆国太,杨刚,邢卫红. 应用化工. 2017(02)
[8]中国盐湖科学技术研究的若干进展与展望[J]. 郑绵平,张永生,刘喜方,齐文,孔凡晶,乜贞,贾沁贤,卜令忠,侯献华,王海雷,张震,孔维刚,林勇杰. 地质学报. 2016(09)
[9]锰基锂离子筛前体及其掺杂和表面修饰进展[J]. 纪志永,孙步云,袁俊生,赵孟瑶,焦朋朋. 材料导报. 2016(13)
[10]膜法盐湖卤水提锂工艺研究[J]. 邢红,王肖虎,毛新宇. 盐业与化工. 2016(01)
硕士论文
[1]氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜的制备及其性能表征[D]. 文鹏.天津工业大学 2017
[2]纳滤法应用于盐湖卤水镁锂分离的研究[D]. 康为清.中国科学院研究生院(青海盐湖研究所) 2014
[3]纳滤分离镁锂过程研究[D]. 计超.华东理工大学 2014
[4]醋酸纤维素中空纤维纳滤膜的制备与分离性能研究[D]. 祁明.浙江理工大学 2012
本文编号：3375750
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
17年全球已
Ｍ。因此在海水淡化、工业废水处理和分离纯化等领域，纳滤膜具有良好的应??用潜力和广阔的发展前景。纳滤膜分离工艺如图１－２所示。??⑷——??？?？??？：？丨?ｘ＝＞?＼７７７．??Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ??Ｐｕｍｐ?￣?Ｐｕｍｐ?ｒ￣￣??／ｕ、?Ｐｅｒｍｅａｔｅ?ｏｕｔ?Ｐｅｒｍｅａｔｅ?ｏｕｔ??（ｂ）??？？?？??？?＊?＊?？?＼?？?？??＞?＊?＊?ｉ?＊?／?ｉ．?？?．ｉ??Ｍｅｍｂｒａｎｅ?Ｍｅｍｂｒａｎｅ??Ｐｕｍｐ?Ｉ?Ｐｕｍｐ??？参？??Ｐｅｒｍｅａｔｅ?ｏｕｔ?Ｐｅｒｍｅａｔｅ?ｏｕｔ??图１－２纳滤膜分离工艺：（ａ）浓缩；（ｂ）分离纯化??１．３．２纳滤膜的性能特征??ＮＦ分离过程一般在室温条件下实施且不会出现化学反应，因此不会改变膜??的结构；ＮＦ分离过程中使用的压力值一般低于ＲＯ膜，操作压力通常为０．５？２．５??Ｍｐａ左右，因此可减少对能源的消耗。ＮＦ膜具有纳米级孔径［４４］，膜的孔径一般??＜２?ｎｍ，且其截留分子量（ＭＷＣ０）在２００至１０００?Ｄａ之间。ＮＦ膜材料表面通??常具有荷电性
１．３．５纳滤膜的制备方法??ＮＦ膜的制备方法主要包括相转化法、涂覆－交联法、层组装法和界而??聚合法：７８？，（如图１－３所示：８４：）。相转化法＞３：通常用来制备不对称ＮＦ膜，即在??一定条件下将铸膜液由液相转变为固相多孔膜材料。复合ＮＦ膜的制备方法分为??两步：一是支撑层的制备，二是活性功能层的制备。支撑Ｍ由相转化法制得，??活性层的制备主要采用涂覆－交联法、层层自组装法和界面聚合法。涂覆－交联??法是先涂覆后交联，即在聚合物基膜上涂覆一层在特定条件下可形成活性层??的可交联聚合物或活性单体。层层自组装法：８７］是通过分子间力（如氢键和聚电??解质的静电吸引）使不同的分子组装成有序结构的方法。界面聚合法是两种单??体在不相溶的溶液（水相和有机相）边界处进行的缩聚反应，该反应速度很快??且具有抑制性，可形成极薄的薄膜层％。??界面聚合法是在两个不相容的溶液的交界处通过两个或两个以上聚单体进??行反应，从而在支撑层上快速生成一层薄而致密的功能薄膜层：８９?９１］。通常利用??微滤膜或超滤膜作为支撑层，首先将支撑层表面浸渍在含有胺类单体的水相溶??液中，一定时间后移除多余的水相单体，再将膜浸渍在含有不同活性单体的油??相溶液一定时间让两种单体在膜表面反应形成一层薄膜。随后通过后处理使反??应进一步进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]添加剂对聚丙烯腈膜结构和性能的影响[J]. 王辉,崔梦冰,闫冬冬,陈改荣. 材料导报. 2018(04)
[2]利用吸附技术提取盐湖卤水中锂的研究进展[J]. 许乃才,史丹丹,黎四霞,刘忠,董亚萍,李武. 材料导报. 2017(17)
[3]盐湖卤水提锂[J]. 赵旭,张琦,武海虹,郝晓翠,王亮,黄西平. 化学进展. 2017(07)
[4]基于离子交换机理的尖晶石型LiMn2O4脱/嵌锂模拟[J]. 纪志永,黄智辉,袁俊生,李非,周俊奇. 材料导报. 2017(12)
[5]我国盐湖锂资源开发现状、存在问题及对策[J]. 伍倩,刘喜方,郑绵平,乜贞,余疆江. 现代化工. 2017(05)
[6]全球锂资源开发利用形势分析及启示[J]. 蔡艳龙,李建武. 地球学报. 2017(01)
[7]DK膜对无机盐截留性能的研究[J]. 姜迪,秦冬玲,徐异峰,陆国太,杨刚,邢卫红. 应用化工. 2017(02)
[8]中国盐湖科学技术研究的若干进展与展望[J]. 郑绵平,张永生,刘喜方,齐文,孔凡晶,乜贞,贾沁贤,卜令忠,侯献华,王海雷,张震,孔维刚,林勇杰. 地质学报. 2016(09)
[9]锰基锂离子筛前体及其掺杂和表面修饰进展[J]. 纪志永,孙步云,袁俊生,赵孟瑶,焦朋朋. 材料导报. 2016(13)
[10]膜法盐湖卤水提锂工艺研究[J]. 邢红,王肖虎,毛新宇. 盐业与化工. 2016(01)
硕士论文
[1]氧化石墨烯改性聚酰胺复合纳滤膜的制备及其性能表征[D]. 文鹏.天津工业大学 2017
[2]纳滤法应用于盐湖卤水镁锂分离的研究[D]. 康为清.中国科学院研究生院(青海盐湖研究所) 2014
[3]纳滤分离镁锂过程研究[D]. 计超.华东理工大学 2014
[4]醋酸纤维素中空纤维纳滤膜的制备与分离性能研究[D]. 祁明.浙江理工大学 2012
本文编号：3375750
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3375750.html
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