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28
2026
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07
Water Research:低温辅助界面聚合法：打造高选择性纳滤膜，实现锂资源回收
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研究背景
随着电子产品和新能源汽车的快速发展，全球对锂资源的需求持续增长，其主要来源包括盐湖卤水提锂和废旧电池回收。在盐湖提锂过程中，镁锂*分离是一大挑战；同时，从废旧锂电池放电废水中回收高价值金属（如Li⁺、Ni²⁺、Co²⁺等）也至关重要。纳滤（NF）膜因能耗低、选择性好，在离子分离领域优势显著。然而，传统界面聚合法制备的聚酰胺（PA）NF膜孔径分布不均，导致Li⁺/Mg²⁺选择性通常低于10。虽然通过荷正电改性可增强对二价阳离子的排斥，但往往牺牲锂回收率，且实际水体中的静电屏蔽效应限制了其应用。因此，通过孔径工程调控膜孔结构、强化位阻筛分作用，成为提升离子*分离的更有效途径。
为解决日益严峻的锂资源短缺问题，开发具有增强离子-离子选择性的纳滤（NF）膜对于推进从盐湖卤水中提取锂以及从工业废水中回收锂至关重要。然而，设计具有均匀孔径分布以利于通过位阻效应实现*离子-离子选择性分离的NF膜仍面临巨大挑战。本文提出了一种创新方法，利用低温（LT）辅助层层（LBL）界面聚合法（IP）制备薄且无缺陷的双聚酰胺（PA）层NF膜，该膜具有均匀分布的孔径并增强了对一价和二价阳离子的选择性。实验和分子动力学模拟表明，低温可降低哌嗪的扩散速率并调控IP反应速率。同时，第一层PA层的存在有助于在第二次IP过程中哌嗪的均匀分布。低温调控与LBL IP的协同效应促进了表面光滑、孔径分布狭窄且紧密粘附的更薄PA层的形成。*优膜显示出160 Da的截留分子量（MWCO），即使在100:1的混合盐溶液中，通过尺寸排阻作用，其Li⁺/Mg²⁺选择性也可高达26.7。此外，该膜在模拟盐湖卤水和废旧锂离子电池放电废水中分别实现了71.4%（纯度99.5%）和59.5%（纯度88.0%）的锂回收率。该策略为提升PA NF膜的离子筛分能力提供了一种操作简便的方法。
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/AkL7GDpfFXLXdYJQpdZ6yg
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