...保型铁锈转化剂的制备及其性能
欧阳牛长
[摘 要]尖晶石型锰氧化物离子筛对锂选择吸附性能好，这种锂吸附剂是前途无量的。因为它为粉状，流动性和渗透性也差，所以在工业操作中存在困难。现在部分研究者把锂离子筛前驱体粉末加入到高分子膜材料聚氯乙烯（PVC）铸膜液中，锂离子筛前驱体膜就形成了，这样就把它工业化了。采用PVC作为成膜材料，制备掺杂Li1.6Mn1.6O4的VC 锂离子筛前驱体膜。然后根据SEM和吸附实验，研究PVC浓度、Li1.6Mn1.6O4量、不同溶剂和不同膜厚度对 PVC 锂离子筛膜吸附性能和结构的影响，具有现实性意义。
[关键词]钾离子筛膜；制备；吸附性能。
中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）15-0120-01
1、前言
目前国家的很多方面需要运用对锂或者其化合物。随着国家对高科技越来越重视，市场对锂的需求猛增，锂资源越来越少，这就需要从液态锂资源中提锂。海洋中的锂资源储量约2600亿吨，陆地还不到其万分之一。因此，从海洋入手，从低锂浓度的海水、地热水和盐湖卤水把锂提取出来迫在眉睫，其中离子筛吸附法的应用可能会保护环境，提高效率。本文在站在巨人肩膀上的同时，继续探索锂离子筛膜的制备工艺，并找出更好的方法，通俗的说就是找出更好的的成膜材料和重点把握锂离子筛前驱体添加量。
2、实验
（1）PVC 膜状锂离子筛的制备
PVC铸膜液溶液就是把PVC（量固定）溶于 DMAc 中。Li1.6Mn1.6O4加入PVC铸膜液溶液混合，然后80℃加热搅拌，Li1.6Mn1.6O4均匀溶解后形成铸膜液，冷却后用刮刀在洁净的玻璃板刮去一层的液膜（厚度一定），放入离子水中，两者自动分离。最后，在0.5mol/L 的盐酸中抽提出Li+。
（2）实验过程
Li1.6Mn1.6O4不变，改变PVC 铸膜液的质量浓度，研究铸膜液的浓度对吸附量的影响；铸膜液浓度不变，改变Li1.6Mn1.6O4的添加量，观察 Li1.6Mn1.6O4加量对吸附量的影响。PVC 锂离子筛前驱体膜和锂离子筛膜分别标记为Li-MPVC-x-y 和 H-MPVC-x-y， x指PVC浓度（wt%），y 指 Li1.6Mn1.6O4的添加量（wt%）。
（3）研究PVC 锂离子筛膜的吸附性
（0.05g的粉状锂离子筛和20cm2的PVC）锂离子筛膜，浸到25ml和pH=12的Li Cl/Li OH （[Li+]=150 mg/L）溶液中， 25℃条件在磁力搅拌吸附，取点上层清液，然后用原子吸收分光光度计，观察吸附前后溶液中的锂离子的浓度变化。
3、结果与讨论
（1）PVC 锂离子筛膜酸洗和吸附平衡时间的测定
锂离子前驱体和PVC锂离子筛前驱体膜中锂离子的抽提时间很快，2个小时达到平衡。在p H=12的锂盐溶液中粉状锂离子筛吸附容量为37.8mg/g。由实验数据可以计算出，Li-MPVC-16-25锂离子筛膜对锂的吸附量为1076mg/m2，吸附速率很快，3个小时基本到达吸附量值的最高点。
（2） PVC 浓度对锂离子筛膜吸附量的影响
固定前驱体添加量，PVC锂离子筛膜的吸附量随着PVC铸膜液浓度的增加出现下降趋势。PVC浓度较高时对前驱体的交联程度较高，PVC锂离子筛前驱体膜表面变得致密，此时有些锂离子吸附位点可能会被包埋起来，导致PVC锂离子筛膜吸附量降低。
（3）前驱体含量对PVC 锂离子筛膜吸附量的影响
随着前驱体含量的增加，吸附量的变化趋势类似于10% PVC膜。当前驱体含量为 15%时，12% PVC 和 10% PVC 两种铸膜液中可掺入前驱体的量接近饱和。
10%PVC膜表面存在致密的小孔，随着前驱体含量的增加，PVC膜中前驱体的含量逐渐增多，膜孔径发生了变化，膜表面小孔孔隙率增大，膜具有更多的微孔结构，膜表面也出现裂缝，裂缝的出现并没有导致吸附容量下降，说明此时10%PVC对前驱体有较好的粘结性。
（4）不同溶剂对吸附量的影响
用NMP作溶剂时，PVC锂离子筛前驱体膜表面出现了裂缝，膜内大孔结构的贯穿性也比用DMF和DMA為溶剂制得的膜稍弱。以DMAc 作溶剂时，PVC膜中被棒状的前驱体贯穿，PVC和前驱体之间的结合较牢固。以DMAc和DMF作溶剂时，无明显的前驱体脱落现象，两者相差不大。
（5）膜厚对PVC锂离子筛膜吸附量的影响
吸附量与膜厚的关系曲线随着膜厚的增加呈现先增大后趋于平缓的趋势。0.089mm膜厚是界限时，超过这个值对吸附量影响很小，小于这个值，还是有明显影响的。
棒状的前驱体可以穿过多孔结构，牢牢地与聚合物基体结合在一起，吸附过程中不易脱落。不同厚度的膜均具有典型的非对称膜结构除了M-F 膜，M-F膜断面结构发生突变，指状孔消失，形成了类似海绵状的结构。
（6）循环吸附实验
循环吸附次数的增多，吸附量出现下降，PVC锂离子筛膜的吸附量也开始降低，降低幅度。8次循环吸附实验后，锂离子筛膜的吸附容量只是稍微降低。因此，PVC锂离子筛膜的吸附非常稳定。
4、结论
把PVC为成膜材料，DMAc作溶剂，然后把Li1.6Mn1.6O4加到铸膜液中，采用沉浸沉淀相转化法制备PVC锂离子筛前驱体膜。实验结果可以看出，H-MPVC-16-25锂离子筛膜对锂的吸附量为1076 mg/m2，因此吸附速率很快，吸附量值一般在3个小时左后的达到最大。用DMF和 DMAc为溶剂制得的膜不出现无裂缝，两者制备出的PVC锂离子筛膜的吸附量相差不大。膜厚在0.089mm以下，膜厚对吸附量的影响较大，PVC锂离子筛膜同时还比较稳定。相信在会得到工业化的运用。
参考文献：
[1] 纪志永，袁俊生，李鑫钢.锂吸附剂的合成及其吸附性能.化学工程，2007， 35（8）： 9～13
[2] 张丽芬，白珍，石西昌，等. 偏钛酸型锂吸附剂的合成及吸附性能. 中国有色金属学报，2010，20（9）： 1849～1854
[3] 童辉，孙育斌，陈永熙，等. 溶胶凝胶法合成锂离子筛前驱体Li Mn2O4的研究. 化工新型材料，2004，32（4）： 33～35
[4] 石西昌..锂锰氧化物离子筛结构和掺杂研究进展.中国锰业，2009，27（3）： 17～20
