一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置的制作方法

1.本发明涉及提锂膜分离技术领域，特别是涉及一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置。


背景技术：

2.电渗析是膜分离技术的一种，可用于离子、分子间的分离和提纯，由于目前市场上的电渗析薄膜多为有机聚合物离子交换膜，因此常规电渗析薄膜仅面向聚合物型薄膜进行设计和优化，其中电渗析隔板主要起支撑和布流的作用。
3.目前所有的电渗析装置都难以克服二维通道薄膜遇水膨胀的问题，遇水后二维通道薄膜高度发生变化，导致二维通道薄膜的传输、筛分性能显著下降，因而该类型二维通道薄膜工业化进程推进缓慢，限制了其广泛使用。二维通道薄膜纳米材料包括：石墨烯，二硫化钼，mxene和蛭石。
4.因此，亟需开发一种可抵抗二维通道薄膜膨胀的新型电渗析装置。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的是提供一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置，以克服二维通道薄膜遇水膨胀的问题。
6.为实现上述目的，本发明实施例提供了如下方案：
7.一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置，包括：
8.电渗析膜(2)，具有通道结构，用于透过离子；
9.所述电渗析膜(2)是由二维纳米材料层层堆叠构成；所述通道结构的高度为纳米级或亚纳米级；所述电渗析膜(2)为二维通道薄膜；
10.电渗析隔板(1)，用于隔开所述电渗析膜(2)；所述电渗析膜(2)置于两个所述电渗析隔板(1)之间；
11.所述电渗析隔板(1)包括：
12.条孔状隔栅(8)，用于：
13.相邻的两个所述电渗析隔板(1)中的条孔状隔栅(8)的条孔均匀交错排布，压紧所述电渗析膜(2)；
14.限制液体在所述电渗析膜(2)中以弯折路径通过。
15.可选地，所述电渗析隔板(1)还包括：
16.网格状隔网(7)，用于：
17.支撑所述条孔状隔栅(8)；
18.调控所述液体的流动状态；
19.框架本体(6)，用于支撑所述网格状隔网(7)。
20.可选地，所述框架本体(6)上有导液孔(3)，布水孔(4)和腔室孔(5)；
21.所述导液孔(3)用于流入和流出所述液体；
22.所述腔室孔(5)用于为所述液体透过所述电渗析膜(2)提供场所；
23.所述布水孔(4)用于使进入所述腔室孔(5)的所述液体均匀分布。
24.可选地，所述导液孔(3)呈矩形、椭圆形或半椭圆形；相邻的两个所述导液孔(3)之间间隔均匀；相邻的两个所述导液孔(3)之间只有一个与所述布水孔(4)相连接。
25.可选地，所述布水孔(4)呈直线状或弯曲状。
26.可选地，所述框架本体(6)的长度为m毫米，宽度为n毫米，其中m，n均为正整数。
27.可选地，所述网格状隔网(7)的网格形状为正方形、圆形或菱形。
28.可选地，同一所述电渗析隔板(1)中上下两个所述条孔状隔栅(8)的条孔相互对齐。
29.可选地，所述条孔状隔栅(8)的条孔均匀分布，所述条孔宽为w1，长为w2；相邻的两个所述电渗析隔板(1)中的条孔状隔栅(8)重合区域的宽度为w3；其中，w1，w2和w3均为正数。
30.根据本发明提供的具体实施例，公开了以下技术效果：
31.本发明实施例提供了一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置，包括电渗析隔板1，电渗析膜2，条孔状隔栅8。电渗析膜2具有通道结构，能够透过离子；电渗析膜2由二维纳米材料层层堆叠构成；通道结构的高度为纳米级或亚纳米级；电渗析膜2为二维通道薄膜；电渗析隔板1用于隔开电渗析膜2；电渗析膜2置于两个电渗析隔板1之间；相邻的两个电渗析隔板1中的条孔状隔栅8的条孔均匀交错排布，压紧电渗析膜2可以降低二维通道薄膜遇水膨胀程度。条孔状隔栅8限制液体在电渗析膜2中以弯折路径通过。
32.因此，本发明实施例提供的一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置，解决了二维通道薄膜遇水膨胀的问题。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明实施例提供的一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置的结构示意图；
35.图2为本发明实施例提供的电渗析隔板的结构示意图；
36.图3为本发明实施例提供的二维通道薄膜材料离子选择性传输的结构示意图；
37.图4为本发明实施例提供的一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置组装后电渗析膜材料处的结构示意图；
38.图5为本发明实施例提供的一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置组装后电渗析膜材料处放大的结构示意图。
39.符号说明：
40.电渗析隔板-1，电渗析膜-2，导液孔-3，布水孔-4，腔室孔-5，框架本体-6，网格状隔网-7，条孔状隔栅-8。
具体实施方式
41.本技术实施例描述的结构以及场景是为了更加清楚的说明本技术实施例的技术方案，并不构成对于本技术实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新场景的出现，本技术实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
42.需要说明的是，本技术中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示例子、例证或说明。本技术中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
43.本发明实施例的目的是提供一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置，以解决二维通道薄膜遇水膨胀的问题。
44.图1示出了上述的一种利用二维通道薄膜在盐湖卤水中提锂的电渗析装置示例性结构，包括电渗析隔板1，电渗析膜2，条孔状隔栅8。下面详细介绍各部分：
45.电渗析膜2具有通道结构，电渗析膜2用于透过离子。
46.电渗析膜2是由二维纳米材料层层堆叠构成；通道结构的高度为纳米级或亚纳米级；电渗析膜2为二维通道薄膜。
47.在一个示例中，由于通道结构高度的限制，在外界电场等推动力的作用下，不同尺寸的离子或分子被选择性的从电渗析膜2内传输，因而可实现电渗析膜2的筛分和浓缩功能。二维纳米材料指的是纳米尺寸的单片层的片层状材料。
48.电渗析隔板1用于隔开电渗析膜2；电渗析膜2置于两个电渗析隔板1之间。
49.在一个示例中，两个电渗析隔板1分别放置在电渗析膜2的上侧和下侧。相邻的两个电渗析隔板1结构一致，将其中一个上下翻转180
°
后与电渗析膜2组装，即可获得能够独立进行电渗析的浓缩室或淡化室。
50.电渗析隔板1包括条孔状隔栅8。
51.相邻的两个电渗析隔板1中的条孔状隔栅8的条孔均匀交错排布，压紧电渗析膜2。
52.请参见图2，相邻的两个电渗析隔板1中的条孔状隔栅8的条孔不是对齐分布的，是均匀交错排布，为的是压紧电渗析膜2并且限制液体在电渗析膜2中以弯折路径通过。
53.综上所述，相邻的两个电渗析隔板1中的条孔状隔栅8的条孔不是对齐分布的，是均匀交错排布，条孔状隔栅8重叠部分为的是压紧电渗析膜2，压紧电渗析膜2后可以减少二维通道薄膜通道高度变化，并且限制液体在电渗析膜2中以弯折路径通过，实现了离子或分子的选择性功能，从而实现筛分和浓缩，解决了二维通道薄膜遇水膨胀的问题。
54.请参见图3，电渗析隔板1还包括：框架本体6，网格状隔网7。
55.网格状隔网7用于支撑条孔状隔栅8，网格状隔网7用于调控液体的流动状态。
56.在一个示例中，网格状隔网7提供支撑力，支撑条孔状隔栅8。网格状隔网7调控液体的流动状态，可以促进液体充分且快速的通过电渗析膜2。
57.框架本体6用于支撑网格状隔网7。
58.在一个示例中，框架本体6提供支撑力，支撑网格状隔网7。
59.仍请参见图3，框架本体6上有导液孔3，布水孔4和腔室孔5。
60.导液孔3用于流入和流出液体。
61.在一个示例中，导液孔3位于电渗析隔板1的两端，相邻的导液孔3之间间隔均匀。
62.腔室孔5用于为液体透过电渗析膜2提供场所。
63.在一个示例中，液体从导液孔3流入后进入腔室孔5暂存，等待透过电渗析膜2。
64.布水孔4用于使进入腔室孔5的液体均匀分布。
65.在一个示例中，腔室孔5上下均依次安装有网格状隔网7和条孔状隔栅8。腔室孔5，网格状隔网7和条孔状隔栅8构成一个隔室。
66.导液孔3呈矩形、椭圆形或半椭圆形；相邻的两个导液孔3之间间隔均匀；相邻的两个导液孔3之间只有一个与布水孔4相连接。
67.在一个示例中，本领域技术人员可灵活设计导液孔3的形状，例如矩形、椭圆形、半椭圆形、菱形等等，在此不作赘述。
68.布水孔4呈直线状或弯曲状。
69.在一个示例中，本领域技术人员可灵活设计布水孔4的形状，例如直线状、折线状、弯曲状等等，在此不作赘述。
70.框架本体6的长度为m毫米，宽度为n毫米，其中m，n均为正整数。
71.在一个示例中，本领域技术人员可灵活设计m的取值，例如1500，1600，1650等等，在此不作赘述。本领域技术人员可灵活设计n的取值，例如700，800，850等等，在此不作赘述。
72.网格状隔网7的网格形状为正方形、圆形或菱形。
73.在一个示例中，本领域技术人员可灵活设计网格形状，例如正方形、圆形、椭圆形、菱形等等，在此不作赘述。
74.同一电渗析隔板1中上下两个条孔状隔栅8的条孔相互对齐。
75.在一个示例中，同一电渗析隔板1中上下两个条孔状隔栅8的条孔相互对齐，以便于液体的渗入或渗出。
76.请参见图4与图5，条孔状隔栅8的条孔均匀分布，条孔宽为w1，长为w2；相邻的两个电渗析隔板1中的条孔状隔栅8重合区域的宽度为w3；其中，w1，w2和w3均为正数。
77.在一个示例中，本领域技术人员可灵活设计w1的值，例如1mm，5mm，8mm，9mm等等，在此不作赘述。本领域技术人员可灵活设计w2的值，例如5mm，21mm，24mm等等，在此不作赘述。本领域技术人员可灵活设计w3的值，例如2mm，8mm，9mm，10mm等等，在此不作赘述。
78.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
79.本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明实施例的限制。