【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于分離膜材料領域，具體涉及用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜及其制備方法。
技術介紹
1、鉀是植物生長所需的三大基本營養(yǎng)物之一、呈離子狀態(tài)溶于植物汁液之中，直接影響農作物的生長；同時，鉀離子也是人與動物體細胞內最為重要的陽離子之一，直接影響動物和人體健康。所以，含鉀離子化合物的化工生產對于農業(yè)和生物醫(yī)藥領域至關重要。
2、海洋和鹽湖具有儲量豐富的鉀資源，鉀是海水中含量第六大豐富的礦物質，鹽湖鹵水中含鉀量更高，隨著世界經濟發(fā)展對鉀資源使用量的持續(xù)加大，研究海洋和鹽湖中鉀離子的高效分離提取技術將是世界鉀資源開發(fā)利用的重要方向。在鹽湖提鉀、海水富鉀過程中，鈉離子是最常見的伴生離子，常面臨的共同問題是na+/k+分離。傳統(tǒng)的分離方法包括化學沉淀法、萃取法、吸附法、離子交換法等；但是，這些方法或多或少都還存在一些問題，如能耗高、吸附分離能力差、特異選擇性差、工藝流程繁瑣等。因此，研究者們仍在致力于研究開發(fā)新型高效高選擇性地分離鉀離子的新方法、新工藝和新材料。
3、近年來，二維材料，例如石墨烯(graphene)/氧化石墨烯(go)、過渡金屬硫化物(tmds)、二維mof/cof、二維分子篩、mxene等，因具有獨特的物理化學性能使其在分離膜中展現出了十分優(yōu)異的性能，在分離領域顯示出了良好的發(fā)展前景。由二維納米材料堆疊形成的二維膜，是一類具有層狀結構的新型膜，其傳質通道一般是二維納米片之間的層間空腔。二維膜通道在幾何尺寸上與細胞膜的離子通道尺寸接近。研究者們嘗試著調控二維通道內微區(qū)域的物化性質來控制物質在
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜。
2、本專利技術的再一目的在于提供上述蛭石膜的制備方法。
3、本專利技術的再一目的在于提供上述蛭石膜的應用。
4、在自然界中，鉀離子通道kcsa的結構由四條相同的亞基聚集而成，產生一個四折疊的對稱復合物。每條亞基上的帶負電的羰基氧原子位于孔道中心，孔道有4層羰基相互堆疊而成，每一層包含4個羰基，為鉀離子提供4個接合點s1，s2，s3和s4。鉀離子在通過kcsa離子通道時會移去水合層，與亞基上的羰基形成強烈的相互作用。鉀離子在離子通道中經過雙軌域(s1，s3)及(s2，s4)協同跳躍傳遞。
5、為了模擬尺寸和羰基氧均勻分布的kcsa?k通道，本專利技術以蛭石納米片和聚丙烯酰胺線性高分子為構建單元，構建具有合適通道尺寸、相似結合位點的人工離子通道膜，并研究通道內的鉀離子傳質機制。
6、根據本專利技術具體實施方式的用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，包括以下步驟：
7、(1)將蛭石納米片分散于聚丙烯酰胺溶液中，組裝成膜，得到ver-pam復合膜；
8、(2)將步驟(1)所得ver-pam復合膜浸泡于陽離子溶液中，洗凈，干燥，即得所述蛭石膜。
9、根據本專利技術具體實施方式的用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，所述陽離子溶液包括一價金屬離子溶液或二價金屬離子溶液。
10、根據本專利技術具體實施方式的用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，所述一價金屬離子溶液包括鋰離子溶液、鈉離子溶液、鉀離子溶液或銫離子溶液；和/或，陽離子溶液的濃度為0.01-10mol/l。
11、根據本專利技術具體實施方式的用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，所述二價金屬離子溶液包括鎂離子溶液或鍶離子溶液；和/或，陽離子溶液的濃度為0.01-10mol/l。
12、根據本專利技術具體實施方式的用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，步驟(1)中，蛭石納米片與聚丙烯酰胺的質量比為0.3-60：0.1-180。
13、聚丙烯酰胺的分子量為40kda-6000kda。
14、根據本專利技術具體實施方式的用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，步驟(1)中，將蛭石納米片分散于聚丙烯酰胺溶液中，通過真空過濾，組裝成膜，干燥后，得到ver-pam復合膜。
15、根據本專利技術具體實施方式的用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，步驟(2)中，將步驟(1)所得ver-pam復合膜浸泡于陽離子溶液中，使陽離子充分進入到ver-pam復合膜層間，用超純水清洗后，進行干燥。
16、本專利技術提供由上述制備方法所得于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜。
17、本專利技術還提供一種高效分離na+、k+的方法，所述方法使用上述制備方法所得的蛭石膜對待處理樣本進行分離的步驟。其中，對待處理樣本為鹽湖提鉀、海水富鉀過程中涉及到的待處理溶液。
18、本專利技術的有益效果：
19、本專利技術提供一種蛭石膜，k+在離子濃度差異的驅動下，與蛭石膜通道中pam聚合物的羰基官能團形成較強的親和關系，k+沿著聚合物鏈跳躍，產生knock?on效應。因此，具有離子通道的蛭石膜表現出優(yōu)異的k+輸運性能，k+的滲透速率可達na+的16倍，可達297mmolm-2h-1的高滲透率。本專利技術的蛭石膜為k+分離膜提供了一種替代策略。
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1.用于K+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述陽離子溶液包括一價金屬離子溶液或二價金屬離子溶液。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述一價金屬離子溶液包括鋰離子溶液、鈉離子溶液、鉀離子溶液或銫離子溶液；和/或，陽離子溶液的濃度為0.01-10mol/L。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二價金屬離子溶液包括鎂離子溶液或鍶離子溶液；和/或，陽離子溶液的濃度為0.01-10mol/L。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，蛭石納米片與聚丙烯酰胺的質量比為0.3-60：0.1-180。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，將蛭石納米片分散于聚丙烯酰胺溶液中，通過真空過濾，組裝成膜，干燥后，得到Ver-PAM復合膜。
7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將步驟(1)所得Ver-PAM復合膜浸泡于陽離子溶液中，使陽離子充分進
8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，聚丙烯酰胺的分子量為40kDa-6000kDa。
9.權利要求1-8任一項所述制備方法所得的用于K+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜。
10.一種高效分離Na+、K+的方法，其特征在于，所述方法包括使用權利要求1-8任一項所述制備方法所得的蛭石膜、或所述方法使用權利要求9所述的蛭石膜對待處理樣本進行分離的步驟。
...【技術特征摘要】
1.用于k+特異性傳輸的仿生二維蛭石膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述陽離子溶液包括一價金屬離子溶液或二價金屬離子溶液。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述一價金屬離子溶液包括鋰離子溶液、鈉離子溶液、鉀離子溶液或銫離子溶液；和/或，陽離子溶液的濃度為0.01-10mol/l。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二價金屬離子溶液包括鎂離子溶液或鍶離子溶液；和/或，陽離子溶液的濃度為0.01-10mol/l。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，蛭石納米片與聚丙烯酰胺的質量比為0.3-60：0.1-180。
6.根據權利要求1所述的制...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉壯，譚玉梅，褚良銀，謝銳，巨曉潔，汪偉，潘大偉，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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