基于TOP/C4mim[NTf2]的高选择性锂电膜萃取系统构建及盐湖卤水提锂研究

本文推荐一种基于TOP/C4mim[NTf2]的聚合物包合膜（PIM）电膜萃取系统（NFT-EME），通过氢键协同作用构建离子传输通道，在≤5V低电压下实现高镁锂比（MLR=100）盐湖卤水中锂的高效选择性提取（SLi/Mg=171），膜通量达311 mg m-2h?1，为绿色低成本锂资源开发提供新技术路径。

　　

Highlight

本研究采用三(2-乙基己基)磷酸酯（TOP）与1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（C₄mim[NTf₂]）共混制备聚合物包合膜（NFT-PIM），构建了可解决高镁锂比（MLR）液体资源中锂提取难题的电膜萃取系统（NFT-EME）。通过渗透系数（P）和选择性分离因子（S）为指标，优化了膜组成、两相溶液pH和操作电压。在优化条件下，结合化学热力学和传质过程中两相物质浓度变化，系统研究了NFT-EME的锂提取机制。

SEM

图1展示了不同特定组成的NFT-PIM表面扫描电镜图像。如图1所示，由两种独立组分（TOP和C₄mim[NTF₂]）制备的60 wt% NTF_1/0-PIM和60 wt% NTF_0/1-PIM（图1a，1b）表面呈现凹凸不平的纹理结构，而TOP/C₄mim[NTF₂]组成比固定为1.2/1的NFT_1.2/1-PIM（图1c-1f）表面相对平坦。

Conclusion

本文提出的TOP/C₄mim[NTf₂]电膜萃取系统（NFT-EME）在较低电压下实现了锂的高效选择性提取。研究通过利用C₄mim[NTF₂]在PVDF-HFP中的良好相容性，将高导电性离子液体引入PIM。[NTf₂]^-与膜内TOP通过质子化形成氢键高效固定，为EME系统提供了优良的离子迁移通道。基于详实的实验数据，该研究为盐湖卤水锂资源开发的绿色低成本分离技术提供了重要参考。