DK纳滤膜对高镁锂比卤水的分离性能研究-论文.pdf

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1、第34卷．第3期膜科学与技术VoI．34No．32014年6月MEⅣ田lRANESCIENCEANDTECHN0LOGYJurL2014DK纳滤膜对高镁锂比卤水的分离性能研究计超，张杰，张志君。，孙淑英H，李平，于建国(1．华东理工大学化学工程联合国家重点实验室，上海200237；2．青海盐湖工业股份有限公司技术部，格尔木816000)摘要：针对我国大部分盐湖卤水高镁锂比的资源结构特点，锂的提取困难问题，采用纳滤技术研究镁锂分离的效果，实验考察了操作条件的影响，包括操作时间、操作压力、进水温度、溶液pH值和镁锂比对分离的影响．引入镁锂竞争系数，得

2、出镁锂截留率之间的关系．同时也研究了Na+、K+、Ca抖离子对镁锂分离效果的影响．结果表明，Mg／Li比、操作压力和pH值对Mg+和Li+分离效果有较大的影响．对Mg与Li比小于45的卤水，纳滤膜对镁锂分离显示出较大的可行性．一价离子的引入对镁锂分离产生较为不利的影响．关键词：卤水；镁锂分离；纳滤中图分类号：TQ028．8；06—332文献标志码：A文章编号：1007—8924(2014)03—0079—07作为自然界最轻的金属，锂及其盐类以其独特能：对二价和多价离子以及分子量在200~1000之的优点被广泛应用于很多行业，从玻璃、陶瓷、冶金、间

3、的有机物有较高的截留性能，而对单价离子和小制药，到锂电池的生产．据统计，由于在电池行业的分子的截留性能则相对比较低[4]．增长需求，全球的锂产量在未来几年将增长有研究者采用卷式纳滤膜对盐湖卤水提锂进行6O[1]．盐湖卤水中蕴藏有丰富的锂资源，占世界锂了研究C~-7]，但是对Mg／Li比较高的卤水镁锂分离储量的7O左右，具有可观的开发前景C2]．故近年效果，以及其它离子对镁锂分离的影响没有系统的来，盐湖卤水锂资源逐渐替代各种锂矿石而成为锂研究．因此本文采用DK纳滤膜对高镁锂盐湖卤水工业生产的主要原料．中国已探明的锂资源储量位进行镁锂分离和锂富集研究

4、，系统考察了溶液浓度、居世界第2位，其中盐湖中的锂资源占总储量的操作压力、操作时间、进水温度、溶液pH值等影响799／6，远景储量更为可观．但是与国外的智利阿塔卡因素，此外也分析了Na+、K+、Ca+离子对镁锂分玛盐湖和阿根廷翁布雷穆埃尔托盐湖等盐湖相比，离效果的影响．我国大部分盐湖卤水中镁锂质量比高达4o～300，1实验部分而且由于锂离子半径与镁离子半径非常接近，这也导致了提锂过程需增加很多工序，难度也相应加大．1．1实验装置及原料纳滤(NF)作为一种压力驱动的分离过程，介于实验采用的纳滤膜分离装置流程图如图1所超滤(UF)和反渗透(RO)之间

5、，具有低操作压力和示．原料经高压泵首先输送至保安过滤器滤除水中高通量的优点，已经在水处理和环境领域得到广泛杂质颗粒，然后到达膜组件，部分料液回流至原料桶的应用[3j．纳滤膜由于其特殊的孔径范围和制备处用于控制进料流量．转子流量计用于测定渗透液和理(如复合化、荷电化)，使其具有较特殊的分离性浓缩液的流量，渗透液和浓缩液循环打入原料液收稿日期：2013—09—13；修改稿收到日期：2013—11—29基金项目：国家“863”计划重点项目(2012AA061601)第一作者简介：计超(1988一)，男，上海市人，硕士，从事膜分离技术及盐湖锂资源的提取和

6、精制方面研究．*通讯作者，E-mail：shysun@ecust．edu．cn；liping一2007@ecust．edu．cn·8O·膜科学与技术第34卷2结果与讨论2．1膜参数的测定2．1．1膜的纯水通量9在一定的压力下，单位时间和单位膜面积的纯水透过量是膜的主要特性参数之一，也是膜性能是否稳定的重要参数[9]．根据溶解一扩散模型：J一Lp(Ap-aAa-)(4)式中，J为纯水透过量，L为透过系数，Ap为操作1．原料槽(换热器)；2．增压泵；3，5，9．阀门；压力，其中纯水渗透压△丌为0．4．保安过滤器；6．纳滤膜组件；7．压力表；8．流量计

7、DK纳滤膜的纯水通量随操作压力的变化曲线图1实验流程图如图2所示．从图2可见，DK纳滤膜在0．2～2．0Fig．1Schematicdiagramofexperimentalapparatus储罐，以保持储罐内浓度的稳定．纳滤膜组件采用MPa的压力范围内具有良好的稳定性，拟合可得透Desal公司的DK一2540纳滤膜，切割分子量(MW—过系数L。一1．047×10m／(S·Pa)，小于文献CO)为150~300，有效膜面积为2．6m。．实验用溶[-10]中的值E1．5×10m／(S·Pa)]，可能由于选液由LiC1、MgC1z、CaC12、NaC

8、1、KC1(国药试剂)和择的纳滤膜本身不完全相同和膜元件装置不同造成去离子水(电导率小于0．5S／cm)配制．的．另外膜预处理操作不同也