一种封装离子液体支撑液膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于膜技术领域，具体涉及一种封装离子液体支撑液膜及其制备方法，其是将Nafion溶液在多孔基膜上表面涂膜，加热烘干形成封装层，之后将胶水涂抹在多孔基膜的侧面，室温自然固化，再将离子液体灌装进多孔基膜中，最后将Nafion溶液在多孔基膜下表面涂膜，加热烘干形成封装层，最终得到所述封装离子液体支撑液膜。本发明专利技术所提供的封装离子液体支撑液膜在盐湖提锂的应用中表现出优异的Li

【技术实现步骤摘要】
一种封装离子液体支撑液膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于膜
，具体涉及一种封装离子液体支撑液膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着便携式电子设备和电动汽车的迅速发展，锂资源的开发与利用受到了高度关注。我国盐湖锂资源丰富，锂储量占比高达71%，但因镁锂比高（Mg/Li>30）、提锂难度较大。现有处理高Mg/Li盐水的方法主要为吸附剂吸附法和溶剂萃取法，但是它们都存在成本高、效率低的缺点，导致我国锂盐生产长期依赖进口锂矿石。因此，开发一种新型技术以实现从高Mg/Li盐水中提锂，对我国新能源技术的发展具有重要的意义。离子液体支撑液膜是一类通过界面张力的作用，将离子液体灌装并固定于多孔膜内而制成的膜，被广泛应用于金属离子分离、含氰废水处理、气体分离、有机物分离等领域。采用离子液体支撑液膜的电渗析技术具有清洁、高效、低耗等优点，被认为是最有应用前景的提锂技术。
[0003]荷兰《膜科学杂志》（Journal of Membrane Science, 2007, 300(1
‑
2): 88
‑
94）公开了一种离子液体支撑液膜的制备方法，其首先将尼龙膜、聚四氟乙烯多孔膜分别固定在超滤装置上，再将3种不同的离子液体（[bmim
+
] [PF6‑
]（1
‑
丁基
‑3‑
甲基六氟磷酸咪唑鎓）、[bmim
+
] [BF4‑
]（1
‑
丁基
‑3‑/>甲基四氟硼酸咪唑鎓）、[bmim
+
] [NTf2‑
]（1
‑
丁基
‑3‑
甲基双{(三氟甲基)磺酰基}酰亚胺咪唑鎓））分别覆盖在膜上，然后通入2 bar氮气加压使离子液体透过膜，重复3次使离子液体充满整个膜，最后将膜垂直放置过夜除去膜表面过量的离子液体，得到一种离子液体支撑液膜。该方法因尼龙膜、聚四氟乙烯膜等多孔膜表面的膜孔较大（微米级别），无法有效对粒径较小的离子液体（埃米级别）进行截留，在对盐湖水进行处理时，离子液体因直接与水溶液接触，而急剧流失，造成膜的稳定性差，无法重复使用。
[0004]申请号为202110890077.0的中国专利公开了一种离子液体支撑液膜的制备方法，其首先采用负压抽滤法使石墨烯（GO）纳米片在基底上形成一层二维膜层，然后采用真空辅助蒸汽牵引法将离子液体灌装到GO膜的二维纳米通道中，得到了一种离子液体支撑液膜。必须注意到，采用这种方法制备的离子液体支撑液膜同样面临膜内离子液体的流失所带来的性能下降和无法重复使用的问题。基于此，开发一种稳定离子液体支撑液膜的制膜方法十分重要。
[0005]荷兰《脱盐杂志》（Desalination, 2013, 317: 11
‑
16）公开了一种封装离子液体支撑液膜的制膜方法，其首先将[PP13][TFSI]（1
‑
甲基
‑1‑
丙基哌啶双（三氟甲基磺酰）亚胺盐）离子液体灌装进厚度为1mm的Gore
‑
Tex
TM
多孔膜内，再将两张Nafion 324膜分别覆盖在灌装离子液体后的膜两侧，得到了封装离子液体支撑液膜。这种方法较好解决了离子液体流失的问题，但是Nafion膜与灌装离子液体的多孔膜之间没有任何物理或化学作用力，Nafion膜与灌装离子液体的多孔膜之间的贴合必须在电渗析盐水提锂装置内进行组装，其仅依靠组件组装时产生的压力进行贴合，当电渗析盐水提锂装置进行组件拆除时，Nafion膜与多孔膜因压力消失而无法贴合，导致离子液体流失。因此，采用上述方法无法进行膜的存储和运输，该膜只能存在于电渗析盐水提锂装置内部，需要随着电渗析盐水提锂装置进
行同步的存储和运输，并且必须要现用现装，显然无法满足盐湖提锂大规模化的使用需求。
[0006]综上所述，传统离子液体支撑液膜的使用存在膜内离子液体严重流失的问题。现有封装技术虽然一定程度解决了离子液体流失的问题，但是其封装层与多孔基膜之间无任何物理或化学作用力，而仅靠压力进行贴合，支撑液膜无法独自稳定存在，无法实现膜的自支撑，其必须要依附于电渗析盐水提锂装置而存在，从而无法实现有效存储和运输。因此，开发一种具有稳定封装层的封装离子液体支撑液膜的方法显得非常重要。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有稳定封装层的封装离子液体支撑液膜及其制备方法，对多孔基膜进行原位封装，可以实现膜的自支撑，以解决上述问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:本专利技术要求保护一种封装离子液体支撑液膜的制备方法，其是将Nafion溶液在多孔基膜的上表面涂膜，控制涂膜厚度，经热处理烘干形成封装层，之后将胶水涂在多孔基膜的侧面，自然放干，再将多孔基膜浸泡在离子液体中，待吸附饱和后用吸油擦拭纸擦去膜表面多余的离子液体，再将上述Nafion溶液在多孔基膜的下表面涂膜，控制涂膜厚度，经加热处理烘干形成封装层，最终得到所述封装离子液体支撑液膜。
[0009]所述Nafion溶液的浓度为3
‑
10g/L，其溶剂为可以溶解Nafion的水或有机溶剂，优选地，可以选用甲醇、正丙醇和异丙醇，上述溶剂可以单独使用也可以混合后使用；所述多孔基膜为PTFE多孔膜和PVDF多孔膜；所述胶水为可以在固化后形成致密结构的胶水，其目的在于防止离子液体从多孔基膜的侧面泄漏，优选地，可以选用AB胶或酚醛树脂；所述离子液体为对锂离子具有优异选择吸附性的离子液体，优选地，可选用[PP13][TFSI]（1
‑
甲基
‑1‑
丙基哌啶双（三氟甲基磺酰）亚胺盐），其结构如下：。
[0010]所述涂膜的方法为旋涂法、涂覆法、喷涂法、刮涂法。
[0011]所述Nafion溶液在多孔基膜上、下表面的涂膜厚度为1
‑
5微米。
[0012]所述加热处理的温度为30
‑
70℃，时间为20
‑
60分钟。
[0013]所述多孔基膜上、下表面的Nafion封装层的厚度为0.2
‑
1微米，通过Nafion溶液的浓度和涂膜厚度进行控制。
[0014]本专利技术还要求保护上述方法制得的封装离子液体支撑液膜，相应的，其是由多孔基膜、灌装进多孔基膜孔内的离子液体，多孔基膜上、下表面的Nafion封装层、以及对多孔基膜侧面进行封装的胶水层构成。
[0015]本专利技术的显著优点在于:现有无封装离子支撑液膜存在离子液体严重泄漏导致的性能下降的问题，尽管现有封装离子液体支撑液膜有效降低了离子液体泄漏，但是其封装层为已固化的膜，其与多孔基膜之间无任何物理或化学作用，仅靠组件组装时的压力进行贴合，一旦压力消失，封装层就会自动与多孔基膜分离，从而造成离子液体泄露，性能下降。相比之下，本专利技术采用Nafion溶液在多孔基膜上涂膜，经热处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种封装离子液体支撑液膜的制备方法，其特征在于，将Nafion溶液在多孔基膜的上表面涂膜，经加热处理烘干形成封装层，之后将胶水涂在多孔基膜的侧面，自然晾干固化，再将多孔基膜浸泡在离子液体中，待吸附饱和后用吸油擦拭纸擦去膜表面多余的离子液体，再将上述Nafion溶液在多孔基膜的下表面涂膜，经加热处理烘干形成封装层，最终得到所述封装离子液体支撑液膜。2.根据权利要求1所述的封装离子液体支撑液膜的制备方法，其特征在于，所述Nafion溶液的浓度为3
‑
10g/L，其溶剂为水、甲醇、正丙醇和异丙醇中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的封装离子液体支撑液膜的制备方法，其特征在于，所述多孔基膜为PTFE多孔膜或PVDF多孔膜。4.根据权利要求1所述的封装离子液体支撑液膜的制备方法，其特征在于，所述离子液体为[P...

【专利技术属性】
技术研发人员：林小城，卢刚，刘栋，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：