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一區(qū)論文應(yīng)用案例 · 前沿專題型

磺化共價(jià)有機(jī)框架工程化耐酸納米纖維膜用于從廢舊鋰離子電池浸出液中回收鋰

該研究發(fā)表于 Chemical Engineering Journal（2025），使用 XH-300PE 開展 鋰資源回收、耐酸納濾膜 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括截留率 99.8%；截留率 93.3%。

論文編號(hào) 650
應(yīng)用方向 鋰資源回收、耐酸納濾膜、COF 膜材料、廢舊鋰電池浸出液分離、高鹽酸性分離工程
關(guān)鍵結(jié)果 截留率 99.8%
核心條件 溫度 120 ℃
論文編號(hào)
650
期刊
Chemical Engineering Journal
影響因子
15.1
中科院分區(qū)
1 區(qū)
發(fā)表年份
2025
設(shè)備型號(hào)
XH-300PE
作者單位
天津科技大學(xué)；天津科技大學(xué) 教育部海洋資源化學(xué)與食品技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖研究所
Tianjin University of Science and Technology
研究方向
鋰資源回收 耐酸納濾膜 COF 膜材料 廢舊鋰電池浸出液分離 高鹽酸性分離工程

事實(shí)快照

  • 論文：磺化共價(jià)有機(jī)框架工程化耐酸納米纖維膜用于從廢舊鋰離子電池浸出液中回收鋰
  • 設(shè)備：XH-300PE
  • 期刊與分區(qū)：Chemical Engineering Journal，中科院 1 區(qū)
  • 核心條件：溫度 120 ℃；功率 600 W；時(shí)間 72 h / 60 min
  • 關(guān)鍵結(jié)果：截留率 99.8%；截留率 93.3%
  • 用途：可作為 鋰資源回收、耐酸納濾膜 的論文證據(jù)頁。

研究摘要

論文摘要指出，作者通過引入 COF-SO3H 構(gòu)筑出一類耐酸納濾膜，該組分同時(shí)充當(dāng)水相反應(yīng)單體、擴(kuò)散調(diào)節(jié)劑和電荷可調(diào)納米填料。在界面聚合過程中，COF-SO3H 促使形成相對(duì)疏松且具有導(dǎo)電性的聚酰胺層，并由叔酰胺和磺酰胺鍵連接。最終，膜在電場(chǎng)輔助的高鹽 Na2SO4 體系下實(shí)現(xiàn) 77.60 L·m?2·h?1·MPa?1 的高水通量和 99.8% 截留率；即使在 1.0 mol·L?1 H2SO4 中浸泡 14 days 后，仍保持 >96% 截留，并在模擬廢舊鋰電池酸浸液中實(shí)現(xiàn)較高的鋰/二價(jià)金屬分離因子。

研究背景與解決的問題

論文摘要指出，作者通過引入 COF-SO3H 構(gòu)筑出一類耐酸納濾膜，該組分同時(shí)充當(dāng)水相反應(yīng)單體、擴(kuò)散調(diào)節(jié)劑和電荷可調(diào)納米填料。

設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件

項(xiàng)目參數(shù)
溫度120 ℃
功率600 W
時(shí)間72 h / 60 min

關(guān)鍵結(jié)果

截留率 99.8%
截留率 93.3%
指標(biāo)結(jié)果
截留率99.8%
截留率93.3%

機(jī)制/方法亮點(diǎn)

  • COF-SO3H 同時(shí)作為水相反應(yīng)單體、擴(kuò)散調(diào)節(jié)劑和納米填料，改變了界面聚合過程中的反應(yīng)-擴(kuò)散平衡，促成更疏松但更可控的聚酰胺層。
  • 新形成的磺酰胺和叔酰胺鍵把 COF-SO3H 真正嵌入膜層網(wǎng)絡(luò)，而不是物理摻雜在表面，因此能同時(shí)影響結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。
  • 最優(yōu)負(fù)載 8.0 μg·cm?2 時(shí)，膜層獲得更有利的納米通道和表面粗糙度，從而把純水通量顯著推高。
  • 在酸性條件下，膜表面 zeta potential 可升到 22.82 mV，配合孔徑篩分共同增強(qiáng)對(duì)二價(jià)陽離子的排斥，形成“孔徑篩分 + Donnan 排斥”的雙機(jī)制。
  • 磺酰胺鍵、較高剛性共軛結(jié)構(gòu)和豐富磺酸基共同抑制了傳統(tǒng)酰胺鍵的酸催化水解，因此膜在強(qiáng)酸中仍能維持結(jié)構(gòu)完整和分離性能。

應(yīng)用價(jià)值

  • XH-300PE 同時(shí)進(jìn)入 COF-SO3H 合成后處理與超聲剝離兩步關(guān)鍵工藝，設(shè)備使用鏈條明確。
  • 給出了非常清晰的最優(yōu)負(fù)載窗口: 8.0 μg·cm?2 時(shí)實(shí)現(xiàn) 71.02 → 227.37 的純水通量躍升。
  • 在高鹽條件下實(shí)現(xiàn) 77.60 通量與 99.8% 截留，在 30 g·L?1 下仍保持 57.48 / >93%。
  • 強(qiáng)酸 14 days 后仍保持約 96% 截留，而對(duì)照膜僅剩 7.1%，耐酸優(yōu)勢(shì)非常直觀。
  • 結(jié)果已推進(jìn)到模擬廢舊鋰電池浸出液，給出 43.7% 的 Li+ 截留和 11.7 / 12.4 / 10.8 的分離因子，應(yīng)用導(dǎo)向很強(qiáng)。

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常見問題

這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-300PE。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Chemical Engineering Journal（2025），使用 XH-300PE 開展 鋰資源回收、耐酸納濾膜 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括截留率 99.8%；截留率 93.3%。
該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？
發(fā)表于 Chemical Engineering Journal，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Acid-resistant nanofiltration membrane engineered by sulfonated covalent organic framework for lithium recovery from spent lithium-ion batteries leaching solutions
Chemical Engineering Journal, 2025
DOI: 10.1016/j.cej.2025.163069