【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于離子分離領域，具體涉及一種冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜及其制備方法和應用。
技術介紹
1、鋰(li)，作為21世紀最寶貴的資源之一，需求呈現急劇增長的態勢。在陸地上，鹽湖鹵水已成為鋰的主要來源，占據了可采鋰儲量的70％，對于確保鋰電池市場的健康發展具有至關重要的作用。然而，鹽湖水中鋰離子(li+)雖然含量豐富，但其濃度相對較低，且常常伴隨著高濃度的鎂離子(mg2+)和大量的鈉離子(na+)、鉀離子(k+)等其他單價干擾離子。在鋰的提取過程中，尤其是最終的沉淀步驟中，li+通常以氫氧化物或碳酸化合物的形式被回收。但與此同時，由于mg(oh)2或mgco3也具有較低的溶解度，因此在沉淀處理過程中往往會出現共沉淀現象，從而影響最終產品的純度。此外，單價干擾離子在沉淀時也會被包裹共析出，造成產品純度降低。因此，如何在沉淀處理之前實現li+與mg2+和其他na+、k+單價干擾離子的高效、選擇性分離，成為了獲得高純度鋰產品的關鍵所在。
2、傳統的基于太陽蒸發/沉淀的鋰提取工藝雖然在一定程度上能夠滿足需求，但其需要使用大量的化學品，且對于具有高mg2+/li+質量比(mlr)鹽水處理效果不佳。相比之下，納濾(nf)工藝以其對離子的選擇性分離能力而備受關注。納濾膜能夠在一定程度上區分不同價態和大小的離子，實現li+與mg2+的分離。然而，由于鹽湖水中離子強度高、原料成分復雜，且具有易結垢等操作問題，使得直接采用納濾工藝提取鋰面臨重大挑戰，并且，上述工藝針對li+與mg2+的分離較為有效，但對于其他離子電荷與離子半徑相
技術實現思路
1、專利技術目的：本專利技術的目的是提供一種可分離鹽湖溶液中的鋰和其他離子、分離其它半徑不同或荷電不同的離子的冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜；本專利技術的另一目的是提供該冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜的制備方法和應用。
2、技術方案：本專利技術所述的冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜包括光熱蒸發層和離子分離層；所述光熱蒸發層上設置有垂直多孔通道；所述離子分離層設置在光熱蒸發層的一側。光熱蒸發層吸收光轉換為熱量；離子分離層選擇性的透過待分離離子。
3、優選的，所述光熱蒸發層為含有吸光材料的aao膜，所述吸光材料包覆在aao膜的孔道中，所述aao膜為孔徑在10～100nm的陽極氧化鋁模板；所述吸光材料為聚苯胺、聚吡咯中的至少一種。aao膜具有垂直的多孔通道，且孔徑可調，具有親水性能，且具有親水性能可調的優勢，有機高分子吸光材料復合至aao膜后，可使光熱蒸發層具備吸光轉熱功能。
4、優選的，所述離子分離層包括提供傳質孔道的氧化石墨烯納米片和在傳質孔道中提供鋰離子特異性識別的冠醚；所述冠醚為苯并9-冠醚-3、苯并12-冠醚-4、二苯并14-冠醚-4中的至少一種。
5、優選的，離子分離層的冠醚相對于氧化石墨烯溶液的質量分數為0.1～2wt％，進一步優選為0.5wt％。
6、優選的，所述光熱蒸發層上的多孔通道孔徑為10～100nm，再優選平均孔徑為50nm的通道。
7、優選的，所述光熱蒸發層厚度為100-200μm，孔隙率為10-30％，優選15～20％；所述光熱蒸發層的水接觸角為10～30°，進一步優選16°。
8、優選的，所述離子分離層的厚度為1-5μm，進一步優選為2μm。
9、優選的，所述氧化石墨烯片徑為0.5～5μm。
10、優選的，所述光熱蒸發層與所述離子分離層一體結構形成，離子分離層在光熱蒸發層的一側通過真空過濾制備；該設置有利于光熱蒸發層的毛細管作用力充分作用至離子分離層上，進而實現水和離子的有效傳輸。
11、優選的，所述冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜用于分離水溶液中的離子，再優選分離不同價態的離子，進一步優選，分離鋰離子與其他所有一價離子和二價離子。
12、本專利技術所述冠醚/氧化石墨烯光熱蒸發分離膜的制備方法，包括以下步驟：
13、(1)制備光熱蒸發層：將吸光材料單體配置成水溶液，將aao膜浸入溶液中，將吸光材料單體充分吸附在aao膜孔道中；所述吸光材料單體為吡咯、苯胺中的至少一種；配置氧化劑水溶液，將所述充分吸附吸光材料單體的aao膜浸入氧化劑水溶液中，吸光材料單體通過化學氧化聚合在aao膜孔道中生成吸光材料；清洗涂覆有吸光材料的aao膜，得到光熱蒸發層；
14、(2)以光熱蒸發層為基底，在光熱蒸發層的其一側面制備離子分離層：配置氧化石墨烯水溶液作為第一溶液；配置冠醚的二甲基甲酰胺溶液作為第二溶液；將第一溶液與第二溶液混合并超聲至分散均勻，得到混合溶液；將光熱蒸發層作為濾膜，在其上抽濾混合溶液，獲得離子分離層。
15、該方法制備的離子分離層與光熱蒸發層為一體結構，離子分離層具有特定的納米孔和冠醚的li+特異性識別位點，可以使得其能夠效截留下方鹽溶液中的mg2+、na+、k+等干擾雜質離子，而允許大部分li+隨著水流通過內部納米孔道并向上遷移，最終li+富集在蒸發/傳質混合層內部和表面。
16、優選的，所述吸光材料單體水溶液的質量分數為0.5-2wt％。
17、優選的，所述氧化劑為過氧化苯甲酰、重鉻酸銨、過氧化氫、氯化鐵、過硫酸銨中的一種。
18、優選的，所述氧化劑水溶液的質量分數為3.5-10wt％。
19、優選的，所述第一溶液中氧化石墨烯的水溶液的質量分數為1-2mg/ml，第二溶液中冠醚的質量分數為10-200mg/ml；第一溶液、第二溶液的混合質量比為(10～20)：(1～5)。
20、優選的，冠醚的質量分數為50mg/ml。
21、作為一種優選方案，光熱蒸發層的制備方法為：選擇有aao模板多孔膜的主體，選擇有機高分子吸光材料與aao模混合形成多孔膜，操作以下步驟(1)將有機高分子單體、氧化劑以設定量在溶劑本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜，其特征在于，包括光熱蒸發層和離子分離層；所述光熱蒸發層上設置有垂直多孔通道；所述離子分離層設置在光熱蒸發層的一側。
2.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱蒸發分離膜，其特征在于，所述光熱蒸發層為含有吸光材料的AAO膜，所述吸光材料包覆在AAO膜的孔道中，所述AAO膜為孔徑在10～100nm的陽極氧化鋁模板；所述吸光材料為聚苯胺、聚吡咯中的至少一種。
3.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱蒸發分離膜，其特征在于，所述離子分離層包括氧化石墨烯納米片和冠醚；所述冠醚為苯并9-冠醚-3、苯并12-冠醚-4、二苯并14-冠醚-4中的至少一種。
4.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜，其特征在于，所述光熱蒸發層厚度為100-200μm，孔隙率為10-30％；所述光熱蒸發層的水接觸角為10～30°。
5.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱蒸發分離膜，其特征在于，所述離子分離層的厚度為1-5μm；所述氧化石墨烯片徑為0.5～5μm。
6.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯
7.一種權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱蒸發分離膜的制備方法，包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜的制備方法，其特征在于，所述第一溶液中氧化石墨烯的水溶液的質量分數為1-2mg/ml，第二溶液中冠醚的質量分數為10-200mg/ml；第一溶液、第二溶液的混合質量比為(10～20)：(1～5)。
9.一種權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜在鹽湖提鋰中的應用。
10.根據權利要求9所述應用，其特征在于，具體應用方法為：將所述冠醚/氧化石墨光熱蒸發離子分離膜置于含鋰溶液中，光熱蒸發層親水，在光熱蒸發層提供的毛細管作用力下，離子分離層截留二價鎂離子和單價鈉離子、鉀離子，水和鋰離子透過離子分離層至光熱蒸發層，水在光熱蒸發層蒸發，鋰離子沉積在光熱蒸發層孔道內或表面。
...【技術特征摘要】
1.一種冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜，其特征在于，包括光熱蒸發層和離子分離層；所述光熱蒸發層上設置有垂直多孔通道；所述離子分離層設置在光熱蒸發層的一側。
2.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱蒸發分離膜，其特征在于，所述光熱蒸發層為含有吸光材料的aao膜，所述吸光材料包覆在aao膜的孔道中，所述aao膜為孔徑在10～100nm的陽極氧化鋁模板；所述吸光材料為聚苯胺、聚吡咯中的至少一種。
3.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱蒸發分離膜，其特征在于，所述離子分離層包括氧化石墨烯納米片和冠醚；所述冠醚為苯并9-冠醚-3、苯并12-冠醚-4、二苯并14-冠醚-4中的至少一種。
4.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱離子分離膜，其特征在于，所述光熱蒸發層厚度為100-200μm，孔隙率為10-30％；所述光熱蒸發層的水接觸角為10～30°。
5.根據權利要求1所述冠醚/氧化石墨烯光熱蒸發分離膜，其特征在于，所述離子分離層的厚度為1-5μm；所述氧化石墨烯片徑為0.5～...
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