【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料，尤其涉及一种中空纤维膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、锂金属是重要的战略资源，而盐湖卤水提锂是近年来较为热门的提锂方式。目前主要的提锂装置是锂离子筛，而锂离子筛主要分为铝系、锰系和钛系，基于不同的使用场景其提锂效果有所不同。
2、不过，传统的锂离子筛无法实现回收和再利用，并且这些锂离子筛多为粉末状，随着提锂过程的进行，粉末状锂离子筛会发生流失，因此需要不断补充和更新才能实现长期提锂。
3、为了解决这种缺陷，人们将粉末状锂离子筛与有机物结合，通过有机物作为载体的稳定性和吸附性提升回收率并降低耗损率，但这又要求有机物最好为疏水性质，使得复合锂离子筛材料的亲水性降低，进而影响材料与卤水的接触程度，提锂效率降低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种中空纤维膜，该产品基于双重中空复合层纤维的结构设计，可兼顾实现产品的机械强度和亲水性能，使得产品不会在长期提锂过程中发生明显损耗；同时产品的复合层外层还设置有聚多巴胺涂层，该涂层可进一步提升产品的机械性能，并且还具有光热效应，在光照情况下发热使得提锂速率明显提升，整体产品的提锂效果优异。
2、为实现上述目的，本文所采取的技术方案为：
3、一种中空纤维膜，包括中空复合纤维，所述中空复合纤维自内而外包括内层和外层；
4、所述内层的组分包括聚己内酯和锂离子筛粉末；
5、所述外层的组分包括聚己内酯、锂离子筛粉末和壳聚糖；
6、所述外层的表面还设有聚多巴胺涂层。
7、本专利技术所述中空纤维膜中的中空复合纤维可以在纤维状形貌下保持足够大的比表面积，进而在提锂时充分接触待提锂卤水，同时在内层中，以聚己内酯为组分成分，该有机物不仅生物降解性强，同时具有较优异的机械强度和吸附强度，可以保障产品在长时间提锂工作时不会被破坏，其含有的锂离子筛粉末也不会轻易脱落，易于回收；在内层基础上，外层结构中则进一步引入壳聚糖成分，赋予产品较高的亲水性能，使得产品更容易浸润在待提锂卤水中。此外，在外层表面还设置有聚多巴胺涂层，该涂层含有邻苯二酚结构，可与壳聚糖相连的胺基反应形成茶酚胺复合物，进一步提升产品的机械强度，同时由于聚多巴胺的光热效应，在周围有光照的情况下，该涂层会吸收光能转化为热能并扩散到产品表面进行加热，最终提升产品提锂的速率，相比于传统聚合物基锂离子筛材料其提锂效率更高。
8、本专利技术的另一目的在于提供所述中空纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
9、将聚己内酯和造孔剂配制成内层溶液，随后在所述溶液中加入锂离子筛粉末并混合分散，得内层纺丝液；
10、将聚己内酯和造孔剂配制成外层溶液，随后在所述溶液中加入壳聚糖混合液以及锂离子筛粉末并混合分散，得外层纺丝液；所述壳聚糖混合液的组分包括壳聚糖和造孔剂；
11、将所述内层纺丝液和外层纺丝液转移至湿法纺丝装置上进行同轴湿法纺丝处理，收集所得中空纤维依次经凝固、水浸泡、干燥处理后，得固体纤维膜；
12、将所述固体纤维膜浸泡在多巴胺的碱性溶液中，随后依次经洗涤、干燥，即得所述中空纤维膜。
13、本专利技术所述产品的制备方法中，以同轴湿法纺丝的方法将两种成分类似的成分结合形成内层结构和外层结构，当溶液挥发后，所得纤维即可实现中空结构，同时由于壳聚糖和聚己内酯的组合可以有效避免壳聚糖转化为电解质并导致粘度过大，所得纤维分散均匀性好；所述步骤操作简单，可实现工业化规模生产。
14、在一些实施方式中，所述造孔剂为聚乙二醇。
15、进一步优选地，所述聚乙二醇的重均分子量为400～10000。
16、进一步优选地，所述聚乙二醇的重均分子量为400～1000。
17、通过聚乙二醇的造孔作用，产品中纤维的内部将会出现较多的孔隙结构，这些结构不仅更有利于锂离子筛粉末的负载，同时也可以提升待提锂卤水的浸润效果，而当聚乙二醇的分子量为400～1000时，产品的造孔效果更佳。
18、在一些实施方式中，所述聚己内酯的重均分子量为50000～90000。
19、进一步优选地，所述聚己内酯的重均分子量为70000～80000。
20、不同分子量的聚己内酯其表现出来的力学强度并不相同，同时其在纺丝后的粘附性也存在差异，经筛选，当聚己内酯的分子量维持在上述范围内时，产品的综合效果更佳。
21、在一些实施方式中，在所述内层溶液中，聚己内酯与造孔剂的质量之比为1：(0.3-1)。
22、进一步优选地，在所述内层溶液中，聚己内酯的质量浓度为10wt％-20wt％。
23、在一些实施方式中，在所述外层溶液中，聚己内酯与造孔剂的质量之比为1：(0.3-1)。
24、进一步优选地，在所述外层溶液中，聚己内酯的质量浓度为10wt％-20wt％。
25、在一些实施方式中，所述壳聚糖的乙酰化程度为75％-85％。
26、进一步优选地，所述壳聚糖的乙酰化程度为78％-82％。
27、在一些实施方式中，所述壳聚糖的重均分子量为50000-200000。
28、在一些实施方式中，所述壳聚糖混合液中壳聚糖的质量浓度为5wt％-15wt％。
29、在一些实施方式中，所述壳聚糖混合液中壳聚糖和造孔剂的质量之比为1：(0.5-1)。
30、进一步优选地，所述外层纺丝液中，壳聚糖混合液和外层溶液的质量之比为1：(0.3-1.2)。
31、进一步优选地，所述外层纺丝液中，壳聚糖混合液和外层溶液的质量之比为1：(0.6-1)。
32、壳聚糖和聚己内酯的组合对于产品的亲水性提升效果较大，产品在进行提锂时与提锂溶液接触能力自然较高，但壳聚糖的占比过多会导致产品的力学强度相对变低，此外，壳聚糖的引入量过大还会造成外层纺丝液粘度增大，纤维成型率降低，而当控制制备过程中外层纺丝液中壳聚糖和聚己内酯的质量比例在上述范围内时，产品可兼顾更好的成型率、吸附容量和机械强度。
33、在一些实施方式中，所述壳聚糖混合液的组分还包括溶剂，所述溶剂为三氟乙酸。
34、在一些实施方式中，所述内层溶液和外层溶液的组分还包括溶剂，所述溶剂为2,2,2-三氟乙醇。
35、在一些实施方式中，所述内层纺丝液中锂离子筛粉末的质量含量为5wt％-45wt％。
36、在一些实施方式中，所述外层纺丝液中锂离子筛粉末的质量含量为5wt％-45wt％。
37、进一步优选地，所述内层纺丝液和外层纺丝液中锂离子筛粉末的质量含量为20wt％-30wt％。
38、纺丝液中的锂离子筛粉末并不会溶解在液相当中，因此在含量较高时，锂离子筛粉末可能会存在沉底现象，又或者被完全淹没被包埋在聚己内酯或者壳聚糖中，导致产品在进行提锂作业时这部分锂离子筛粉末无法接触待提锂卤水，从而导致产品的提锂容量低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中空纤维膜，其特征在于，包括中空复合纤维，所述中空复合纤维自内而外包括内层和外层；
2.如权利要求1所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚己内酯的重均分子量为50000～90000。
4.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，在所述内层溶液中，聚己内酯的质量浓度为10-20wt％，和/或，在所述外层溶液中，聚己内酯的质量浓度为10wt％-20wt％。
5.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的乙酰化程度为75％-85％。
6.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖混合液中壳聚糖的质量浓度为5wt％-15wt％，所述外层纺丝液中，壳聚糖混合液和外层溶液的质量之比为1：(0.3-1.2)。
7.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述内层纺丝液中锂离子筛粉末的质量含量为5wt％-45wt％，和/或，所述外层纺丝液中锂离子筛粉末的质量含量为5wt％-45wt％。
8.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述同轴湿法纺丝处理收集所得中空纤维在凝固液中进行凝固处理，所述凝固处理时的时间为2-6h，所述凝固液为质量浓度为5wt％-30wt％的氢氧化钠水溶液。
9.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述多巴胺的碱性溶液中多巴胺的质量浓度为0.01wt％-1wt％，和/或，所述固体纤维膜浸泡在多巴胺的碱性溶液中的时间为10-20h。
10.如权利要求1所述中空纤维膜或权利要求2-9任一项所述制备方法制备所得中空纤维膜在工业提锂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种中空纤维膜，其特征在于，包括中空复合纤维，所述中空复合纤维自内而外包括内层和外层；
2.如权利要求1所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述聚己内酯的重均分子量为50000～90000。
4.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，在所述内层溶液中，聚己内酯的质量浓度为10-20wt％，和/或，在所述外层溶液中，聚己内酯的质量浓度为10wt％-20wt％。
5.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的乙酰化程度为75％-85％。
6.如权利要求2所述中空纤维膜的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖混合液中壳聚糖的质量浓度为5wt％-15wt％，所述外层纺丝液中，壳聚糖混合液和外层溶液的质量之比...
【专利技术属性】
技术研发人员：余海军，李长东，谢英豪，李爱霞，王涛，
申请(专利权)人：广东邦普循环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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