【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】鹽湖鹵水是獲取鋰資源的重要途徑之一。鹵水成分復(fù)雜，Mg2+和Li+水合離子半徑相似，且鎂鋰分離難度大。膜分離技術(shù)可通過精細(xì)調(diào)控膜的孔徑和表面化學(xué)性質(zhì)，實現(xiàn)對特定離子的選擇性分離。但是，膜的穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及長期使用后的性能衰退成為膜分離技術(shù)應(yīng)用的難題。
針對上述問題，中國科學(xué)院青海鹽湖研究所開發(fā)出新型雙金屬有機框架(MOF)/氧化石墨烯(GO)復(fù)合膜，以提高鹽湖鋰的提取效率。
該研究利用原位合成方法，將Zn2+和Co2+嵌入GO層中，形成2D Zn-Co-GOM復(fù)合膜。這一復(fù)合膜在離子分離過程中展現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性和透過性，尤其在鋰鎂分離方面具有性能為Li+/Mg2+=191.13的優(yōu)勢。研究以不同結(jié)合位點錨定的Sr2+和Fe3+雙金屬離子為橋接中心，在GO/SA交聯(lián)復(fù)合膜內(nèi)構(gòu)建了穩(wěn)定、完善的層間結(jié)構(gòu)，制備出具有超親水性、高鹽耐受性、強耐酸堿性以及長期結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和優(yōu)良循環(huán)性能的GO/SA-SF復(fù)合膜。該復(fù)合膜在高鹽溶液中對各種溶解性有機物和染料表現(xiàn)出96.69%的高截留效率和21130 L·m-2·h-1·bar-1的優(yōu)良滲透性。
近日，相關(guān)研究成果以2D Membranes Interlayered with Bimetallic Metal-Organic Frameworks for Lithium Separation from Brines和Dual metals co-intercalated graphene oxide membrane with outstanding permeability and molecule selectivity for the high-salinity brine treatment為題，分別發(fā)表在《納米快報》(Nano Letters)和《化學(xué)工程雜志》(Chemical Engineering Journal)上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會、科學(xué)技術(shù)部、中國科學(xué)院等的支持。該工作由青海鹽湖所和蘭州大學(xué)合作完成。
二維亞納米空間內(nèi)雙金屬MOF的原位合成示意圖
GO/SA-SF膜性能-機理關(guān)系示意圖
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