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Nanofiltration membrane comprising structural regulator Cyclen for efficient Li+/Mg2+ separation

纳滤 界面聚合 化学 环十二烷 水溶液 反渗透 化学工程 色谱法 有机化学 生物化学 聚合物 工程类 单体
作者
Tingyu Li,Xinzhu Zhang,Yu Zhang,Jixiao Wang,Zhi Wang,Song Zhao
出处
期刊:Desalination [Elsevier BV]
卷期号:556: 116575-116575 被引量:76
标识
DOI:10.1016/j.desal.2023.116575
摘要

Selective lithium recovery from salt lake brine using emerging nanofiltration membranes is expected to solve the insufficient supply of lithium resources. In this work, 1,4,7,10-tetraazacyclododecane (Cyclen) was employed as a novel structural regulator through interfacial polymerization of polyethyleneimine (PEI) and trimesoyl chloride (TMC) to develop polyamide NF membrane with efficient Li+/Mg2+ separation performance. After the introduction of Cyclen to aqueous phase, the PEI/Cyclen-TMC selective layer was confirmed to possess a higher crosslinking degree and larger d-spacing than PEI-TMC layer, endowing a dedicated channel for Li+ transport. The water permeance of PEI/Cyclen-TMC composite membrane reached 14.0 L·m−2·h−1·bar−1, about 3.8 times higher than PEI-TMC composite membrane, and meanwhile the separation factor (SLi,Mg) could be stabilized as 8.7 to realize a considerable reduction of Mg2+/Li+ mass ratio from 20 to 2.3. Additionally, PEI/Cyclen-TMC composite membrane was utilized to operate a three-stage nanofiltration treatment procedure of a simulated salt lake brine (Mg2+/Li+ mass ratio: 40). The results indicated that Li+ could be efficiently retracted to obtain a solution with 19.5 mg·L−1 Li+ and Mg2+/Li+ mass ratio of 0.3. After the subsequent precipitation and filtration, the obtained Li2CO3 purity could reach 93 %, indicating the potential application of nanofiltration for lithium recovery.
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