聚合物包合膜优化海水中锂离子传输过程中主要阳离子的行为研究

这篇研究通过优化聚合物包合膜（PIM）的组成、pH值和接收液浓度，实现了海水中锂离子的选择性提取。采用纤维素三乙酸酯（CTA）作为基体聚合物，二苄基甲烷（DBM）和三辛基氧化膦（TOPO）作为载体，2-硝基苯基辛基醚（2-NPOE）作为增塑剂，在pH 12条件下，锂的提取效率显著高于Na+、Ca2+和Mg2+。研究为低浓度锂的海水提取提供了新思路，并揭示了载体比例对选择性的关键影响。

　　

1 引言

锂因其在陶瓷、玻璃和离子电池中的关键作用成为战略资源，但海水中锂浓度极低（0.17 mg/L），且受高浓度Na⁺（10,800 mg/L）、Mg²⁺（1,290 mg/L）等干扰，提取难度大。传统方法如支撑液膜（SLM）和反渗透（RO）存在有机溶剂依赖性强等问题，而聚合物包合膜（PIM）因其环境友好和稳定性成为新选择。本研究首次将液态萃取中的载体DBM和TOPO应用于PIM，探索其在真实海水中的锂提取潜力。

2 实验方法

膜制备：以CTA为基体，DBM和TOPO（1:1或2:1）为载体，2-NPOE为增塑剂，溶于二氯甲烷后成膜。优化实验：测试6种膜组成，调节海水pH（8.5–12），接收液为0.05–1 M HCl。静态实验持续4天，通过ICP-OES分析金属浓度。

3 结果与讨论

膜表征：FTIR显示载体与CTA成功复合，SEM显示膜表面无孔隙但存在褶皱。性能优化：60 wt%载体（1:1）、30 wt% CTA和10 wt% 2-NPOE的膜在pH 12下对Li⁺选择性最高，提取顺序为Li⁺ > Na⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺；载体比例为2:1时，Ca²⁺取代Na⁺成为第二优先离子。海水测试：因锂浓度过低未检出，但膜对主要阳离子的富集因子均≤0.2，证实其高效排除干扰能力。

4 结论

该PIM体系在模拟海水中展现优异的锂选择性，但真实海水需预处理降低其他离子浓度。研究为后续开发“预处理+PIM”联用技术奠定了基础，推动海水锂资源商业化提取进程。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献内容；专业术语如ICP-OES、FTIR等均保留英文缩写及符号规范。）