分子识别驱动的双层结构纳滤膜实现盐湖卤水中锂离子的高效选择性提取

本文创新性地将β-环糊精（β-CD）修饰与二次界面聚合（SIP）技术结合，开发出具有双层架构的纳滤（NF）膜。该膜在渗透性（8.8 L·m?2·h?1·bar?1）和Li+/Mg2+分离性能（SLi,Mg=26.7）上表现优异，通过三阶段处理将柴达木盐湖卤水的Mg2+/Li+比例从1010:1降至1.6，锂富集达639.2倍，为高镁锂比卤水的能源高效提锂提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过β-环糊精（β-CD）修饰结合二次界面聚合（SIP），成功开发出新型纳滤（NF）膜。分子动力学模拟（NEMD）揭示其高效Li⁺/Mg²⁺分离机制源于唐南效应、孔径筛分和分子识别的协同作用。

Materials and membranes characterization

采用聚乙烯亚胺（PEI, M.W. 70,000 Da）、均苯三甲酰氯（TMC）和β-环糊精（β-CD）为主要材料，通过二次界面聚合在聚醚砜（PES）基底上构建功能梯度结构。

The influence of β-CD modification on membrane properties

β-CD通过羟基（-OH）与PEI的氢键作用调控单体扩散动力学，形成更薄且均匀的聚酰胺（PA）层，其疏水空腔（0.60–0.65 nm）可特异性捕获Li⁺，而SIP过程赋予膜表面高正电荷密度。

Conclusion

该膜在柴达木盐湖卤水（Mg²⁺/Li⁺=1010:1）处理中展现出卓越性能，为高镁锂比环境下的能源高效提锂提供了分子设计范本。