钠离子阻隔膜的设计、制备与研究文献综述

钠离子阻隔膜的设计、制备与研究

摘要：本文主要综述了国内外对钠离子吸附剂的研究和钠离子阻隔膜的制备

关键词：聚合物膜、吸附容量、钠离子、吸附剂

一、文献综述

钠离子阻隔膜的设计、制备与研究主要通过优化挤出工艺路线、配方设计制备钠离子阻隔膜，着重考察工艺路线及配方对钠离子吸附剂在胶膜中的分散性能、胶膜的水汽透过速度、钠离子在胶膜中的迁移速度等性能的影响规律，建立水汽、离子在胶膜中的扩散模型。在这个过程中钠离子吸附剂的选择以及钠离子阻隔膜的应用前景尤为重要，所以我研读了国内外钠离子吸附剂的研究以及钠离子阻隔膜的应用前景。

1、钠离子吸附剂的研究

钠离子吸附法具有材料易得且廉价、装置简单的特点，在离子纯化和海水淡化方面受到了很大关注，具有很好的研究前景。在研究钠离子吸附剂之前，有研究表明Nasicon结构的NaTi₂（PO₄)₃拥有稳定的骨架结构，其中的TiO₆八面体和PO₄四面体可以互相连接形成三维的离子通道，钠离子可以在通道内迁移，如果能在不改变骨架结果的情况下，将其中钠离子置换出来，从而使得这种拥有稳定骨架的结构拥有一些规则的空隙，这些空隙对钠离子有着特别的筛选和记忆能力，这样就可以达到钠离子选择性吸附的效果。基于这种想法，有一些钠离子选择吸附剂被发现。

参考前人的研究成果，1984年，Ono^[6]就发现了具有Nasicon结构的LiTi₂（PO₄)₃在溶液中对钠离子有着较好的选择性吸附性能，之后便研究了钠离子吸附剂的阳离子交换性能和内部微孔对其吸附性能的影响。随后有研究人员发现在吸附剂中掺杂Al可以提高钠离子吸附性能，基于这一原理，我国研究人员对钠离子吸附剂进行了改进。孙建之^[7]等人通过配料、预烧、磨细、压片、烧结等步骤制备得到Li_{1 x}Al_xTi_{2 - x}(PO₄)₃钠离子吸附剂，并对其吸附性能进行了研究。结果表明少量Al的加入未影响到钠离子吸附剂的晶体结构,但使钠离子吸附剂对Na 离子产生了特效吸附作用,可用于高纯锂盐制备过程中微量杂质钠离子的分离。其最佳吸附条件为:当 x =0.4 时,在pH值为10.0 ～ 11.0条件下,钠离子吸附剂的吸附容量达到 11.76 mg/g。孙建之^[7]等人还研究了吸附剂在氯化锂中去除钠离子的性能，最后发现在吸附后的氯化锂溶液中，钠离子相对氯化锂含量低于0.0040%，能达到高纯度氯化锂对杂质钠离子的要求，这也说明了吸附剂可以在氯化锂溶液中深度除钠，这为以后的工业化提供了依据。娄太平^[13]通过研究表明LiTi₂（PO₄)₃在使用过程中会出现溶损的现象，在强酸和强碱的条件下溶损更加明显。杨茂峰^[12]通过参考Li1 xAlxTi2 - x(PO4)3制备方法，同时参考了掺杂Al量、造孔剂添加量和热处理对钠离子吸附容量的影响，制备出了具有特殊吸附能力的钠离子吸附剂Na_{1 x}Al_xTi_{2 - x}(PO₄)₃，通过对钠离子吸附性能的研究，结果表明吸附剂的吸附容量能达到25mg/g，并且吸附剂具有良好的循环性能。最终证明这种钠离子吸附剂能用于钨酸铵溶液中去除钠离子。

综上所述，具有Nasicon结构的钠离子吸附剂已经有了较多研究，并且这类钠离子吸附剂在离子纯化方面的应用前景非常广。除此之外，将碳材料制备成钠离子吸附剂也有许多研究。