新型聚离子液体包合膜(PILIMs)在锂提取中的突破性应用：高效稳定性与工业可扩展性研究

针对传统锂提取技术环境负担重、效率低的问题，研究人员创新性开发了聚离子液体包合膜(PILIMs)。该膜以PVDF为支撑体、聚二烯丙基二甲基铵双(三氟甲磺酰)亚胺(PDDA-TFSI)为基体聚合物、磷酸三正丁酯(TBP)为载体，通过浸渍法制备。结果显示，PILIMs有机相流失减少80%，锂初始通量较传统聚合物包合膜(PIMs)提升15倍，并能有效分离锂与镁、镍、钴等竞争离子。这项发表于《Journal of Molecular Liquids》的研究为可持续锂资源开发提供了膜技术新方案。

　　

随着全球向可持续能源转型加速，锂作为锂离子电池(LIBs)的核心材料需求激增。然而传统提取方法面临严峻挑战：盐湖卤水蒸发法造成90%水资源浪费，硬岩开采产生大量CO₂排放。更棘手的是，现有膜技术如支撑液膜(SLMs)存在有机相渗漏问题，而聚合物包合膜(PIMs)又受限于低通量和高成本。法国IPHC研究所(Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien)的Marc Castelló Escuriet团队在《Journal of Molecular Liquids》发表研究，开创性地将聚离子液体(PILs)引入膜分离领域，开发出兼具高稳定性与高通量的新型聚离子液体包合膜(PILIMs)。

研究采用浸渍法这一关键技术，将商业PVDF膜浸泡于含PDDA-TFSI和TBP的丙酮溶液，通过聚合物网络固定载体分子。表面形貌采用扫描电镜表征，锂传输性能通过ICP-OES检测，并系统评估了不同PIL:TBP比例(100:0至0:100)对膜性能的影响。

【Determination of PIL:TBP proportion】
研究发现PIL:TBP比例低于50:50时膜易脆裂，最终确定70:30为最佳配比。该比例下膜接触角达130°，证实表面富集疏水性TBP分子，而XPS检测到氟元素信号减弱，说明PVDF孔隙被有效填充。

【Membrane characterization】
SEM显示PILIMs具有均匀的亚微米级孔结构，ATR-FTIR证实PDDA-TFSI成功引入。与SLMs相比，PILIMs在连续运行120小时后通量仅衰减15%，而SLMs同期下降达60%。

【Lithium extraction performance】
在pH=11的模拟盐湖卤水中，PILIMs对Li⁺的初始通量达1.2×10^-7 mol·m^-2·s^-1，对Mg²⁺/Li⁺分离系数达28.5。从废旧电池浸出液中回收锂时，钴、镍的共渗透率低于5%。

研究结论表明，PILIMs通过三重创新实现突破：①以PDDA-TFSI构建三维网络阻止载体流失，使有机相损失降低80%；②TBP表面富集形成快速传输通道，锂通量较传统PIMs提高15倍；③简易浸渍法比复杂成膜工艺更易工业化。这项技术不仅适用于盐湖提锂，也为从电子垃圾中回收战略金属提供了新思路，其设计理念可拓展至其他稀贵金属分离领域。研究团队特别指出，该膜材料已通过Lithium de France公司的工业评估，展现出显著的商业化前景。