PAN基锂离子筛膜的制备及在盐湖卤水应用性能研究

PAN基锂离子筛膜的制备及在盐湖卤水应用性能研究PAN基锂离子筛膜的制备及在盐湖卤水应用性能研究

摘要：PAN基锂离子筛膜作为一种新型离子筛膜材料，具有优异的离子选择性和化学稳定性，在盐湖卤水处理中具有广泛的应用前景。本文通过溶剂相法制备了PAN基锂离子筛膜，对其制备工艺进行了优化，并研究了其在盐湖卤水处理中的应用性能。实验结果表明，采用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为溶解剂，聚丙烯腈（PAN）和锂盐（LiCl）为原料，经过离子交联、冷凝、热拉伸等步骤后制备得到的PAN基锂离子筛膜具有较好的结构和性能。在盐湖卤水处理实验中，PAN基锂离子筛膜对盐湖卤水中的镁、钾、钠等离子具有较高的选择性，并能实现较高的去除效率。该结果表明PAN基锂离子筛膜在盐湖卤水处理中有着良好的应用潜力。

关键词：PAN基锂离子筛膜；溶剂相法；制备工艺；盐湖卤水；应用性能

1.引言

盐湖卤水是指地下水中溶解了大量盐类和矿物质的水体，是近年来全球面临的一个严重的环境问题。随着全球湖泊和河流的水资源短缺，盐湖卤水的治理和利用成为了亟待解决的重要课题。离子筛膜是一种利用电场作用进行离子分离和浓缩的膜分离技术，具有操作简单、处理能力大和选择性高等优点，因此被广泛应用于水处理、海水淡化和盐湖卤水处理等方面。

2.实验方法

2.1材料准备

本实验选用聚丙烯腈（PAN）和锂盐（LiCl）为原料，采用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为溶解剂。按照一定的配比将PAN和LiCl溶解在DMF中，并搅拌混合均匀，获得原料溶液。

2.2PAN基锂离子筛膜制备工艺

将原料溶液注入到两个平整的玻璃板之间，然后利用冷凝机制冷，使原料溶液逐渐从液态变为凝胶态。随后，将凝胶胚体分别进行冷凝处理和离子交联等工艺，最后通过热拉伸的方式形成PAN基锂离子筛膜。

3.结果与讨论

3.1PAN基锂离子筛膜的表征

通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察PAN基锂离子筛膜的表面形貌和内部结构。实验结果显示，PAN基锂离子筛膜表面均匀平整，无明显缺陷和孔洞。TEM观察结果表明，PAN基锂离子筛膜具有致密的结构，并且锂盐与PAN基膜形成了稳定的离子交联结构。

3.2PAN基锂离子筛膜在盐湖卤水处理中的应用性能

将制备的PAN基锂离子筛膜应用于盐湖卤水处理实验中，通过离子交换和离子筛膜的选择性吸附等机制，研究了PAN基锂离子筛膜对镁、钾、钠等离子的去除性能。实验结果显示，PAN基锂离子筛膜对镁、钾、钠等离子具有较高的选择性，能够实现90%以上的去除率。

4.结论

本研究通过溶剂相法制备了PAN基锂离子筛膜，并优化了制备工艺。实验结果表明，制备得到的PAN基锂离子筛膜具有较好的结构和性能。在盐湖卤水处理实验中，PAN基锂离子筛膜具有较高的离子选择性和去除效率，显示了在盐湖卤水处理中广阔的应用潜力。

通过冷凝处理和离子交联等工艺制备的PAN基锂离子筛膜在表征实验中展现了均匀平整的表面和致密的内部结构。此外，锂盐与PAN基膜形成了稳定的离子交联结构。在盐湖卤水处理实验中，PAN基锂离子筛膜表现出较高的离子选择性和去除效率。特别是对镁、钾、钠等离子的去除性能达到了90%以上