基于蛋白质/无机纳米颗粒复合膜选择性吸附锂离子的方法

技术领域

本发明属于锂离子的吸附分离技术领域，具体涉及一种基于蛋白质/无机纳米颗粒复合膜从液态水环境中选择性吸附锂离子的方法。

背景技术

全球总的可开采锂储量约1400万吨(以锂金属计)，超过60％的锂资源在盐湖卤水中。与矿物和矿石相比，从经济和环境效益两方面来说，从液态锂资源中提取锂更便宜、更容易。我国锂资源储量丰富，主要分布于青海和西藏地区的盐湖中，约占我国锂资源总储量的80％，占世界锂资源总储量的1/3。国外大多数盐湖镁锂比低，利用沉淀法已实现碳酸锂产品的规模化生产。而我国盐湖卤水普遍存在高镁锂比特性(>30)，由于镁锂化学性质相似且离子水合半径相差较小，使得镁锂分离的难度大大增加。此外，盐湖卤水中还有许多共存离子(例如K

膜技术因其固有的低能耗和高分离效率而被认为是回收锂的一种有前景的分离方法。许多研究报道了通过聚电解质多层自组装制备的纳滤膜可从盐水中提取Li

发明内容

本发明的目的是克服现有吸附膜分离锂离子存在的问题，提供一种基于蛋白质/无机纳米颗粒复合膜选择性吸附锂离子的方法，该方法对锂离子的吸附容量高、吸附选择性高、再生性能好。

针对上述目的，本发明采用的技术方案是以蛋白质/无机纳米颗粒复合膜为吸附材料，在pH为5～9的条件下从液态水中选择性吸附锂离子；其中，所述蛋白质为大豆分离蛋白或玉米蛋白，所述无机纳米颗粒为二氧化钛、二氧化锆、二氧化锰、二氧化硅、二氧化锌中任意一种；优选蛋白质为大豆分离蛋白，无机纳米颗粒为二氧化钛。所述液态水是盐湖卤水、海水、电子废弃物(如锂离子电池)浸取液中任意一种。

上述蛋白质/无机纳米颗粒复合膜的制备方法为：将蛋白质完全溶解于0.05～1mol/LNaOH水溶液中，形成蛋白质溶液；然后在蛋白质溶液中加入海藻酸钠和无机纳米颗粒，超声分散均匀，再加入甘油作为增塑剂，搅拌6～12小时后，将混合物倒入模具中干燥成膜，再将模具置于CaCl

上述述蛋白质/无机纳米颗粒复合膜的制备方法中，所述蛋白质与海藻酸钠、无机纳米颗粒的质量比为20～100:1:1～6；所述甘油的加入量与蛋白质的比1mL:20～400mg；所述CaCl

本发明基于蛋白质/无机纳米颗粒复合膜选择性吸附锂离子的具体方法为：将蛋白质/无机纳米颗粒加入液态水中，调节pH为5～9，置于振荡器中震荡1～2小时，进行锂离子吸附。进一步可将蛋白质/无机纳米颗粒复合膜吸附锂离子后置于0.5～1mol/L HCl水溶液中，震荡10～12小时，解吸吸附的锂离子后，蛋白质/无机纳米颗粒复合膜重复用于吸附锂离子。其中，所述蛋白质/无机纳米颗粒复合膜与液态水的固液比为0.5～5g/L。

本发明的有益效果如下：

1)相较于粉末状的锂离子吸附剂，本发明将无机纳米颗粒负载到蛋白质膜中，可以较好的将无机纳米颗粒分散在膜中，并且吸附后便于回收利用。

2)相较于有机聚合物膜基分离材料，本发明蛋白质膜材料对环境无污染，耐酸、不影响无机纳米颗粒对锂离子的吸附量，且蛋白质含有大量活性基团，具有可再生、可生物降解性等优点。

3)本发明蛋白质膜材料的制备方法简单，成本低廉，能够快速选择性地从高镁锂比水溶液中提取锂离子，经济实用，操作简便，具有较好的推广应用前景。

附图说明

图1是实施例1中SPI/TiO

图2是pH对SPI/TiO

图3是锂离子浓度对SPI/TiO

图4是吸附时间对SPI/TiO

图5是SPI/TiO

图6是SPI/TiO

图7是SPI/TiO

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

将200mg大豆分离蛋白(SPI)加入到5mL 0.1mol/L NaOH水溶液中，搅拌至蛋白完全溶解形成大豆分离蛋白溶液。然后在大豆分离蛋白溶液中加10mg海藻酸钠(SA)和20mg二氧化钛，超声30分钟使其分散均匀，再加入0.5mL甘油作为增塑剂，搅拌分散6小时后，将混合物倒入直径为50mm的聚四氟乙烯模具中，放入80℃烘箱中干燥成膜。最后，将膜具置于5mL 2mg/mL CaCl

采用上述SPI/TiO

1、pH对复合膜吸附性能的影响

分别将10mL 20mg/L Li

2、锂离子浓度对复合膜吸附性能的影响

分别将10mL 2～100mg/L Li

3、吸附时间对复合膜吸附性能的影响

将10mL 50mg/L Li

4、SPI/TiO

配制含有Mg

5、SPI/TiO

配制含有1144ppm Mg

6、SPI/TiO

将SPI/TiO

实施例2

本实施例中用等质量玉米蛋白替换实施例1的大豆分离蛋白，其他步骤与实施例1相同，得到玉米蛋白/TiO

分别将10mL 2、10、20、50、100mg/L Li

实施例3

本实施例中用等质量二氧化锆替换实施例1的二氧化钛，其他步骤与实施例1相同，得到SPI/ZrO

分别将10mL 2、10、20、50、100mg/L Li

实施例4

本实施例中用等质量二氧化锰、二氧化硅、二氧化锌分别替换实施例1的二氧化钛，其他步骤与实施例1相同，分别得到SPI/MnO

分别将SPI/MnO

对比例1

在实施例1中仅不加二氧化钛，其他步骤与实施例1相同，得到SPI/SA复合膜。

分别将10mg SPI/TiO