DOI: 10.1016/j.seppur.2021.120242

本文以聚丙烯腈（PAN）为粘合剂，Li1.6Mn1.6O4为粉体，采用静电纺丝法制备了复合纳米纤维平板膜型吸附剂（ESNM-H）。研究了PAN浓度、前驱体含量和膜厚度等因素对膜吸附Li+的影响。当PAN和Li1.6Mn1.6O4的含量分别为10wt%和18wt%时，厚度为164±4μm的ESNM-H对Li+的平衡吸附容量为1328mg/m2，纳米纤维膜中掺入的H1.6Mn1.6O4粉末的实际吸附容量仍为无载体粉末的92%。在人工盐湖卤水中，ESNM-H对Li+的吸附选择性高于其他干扰离子（Na+、Ca2+、K+和Mg2+）。经过8个循环后，ESNM-H的吸附容量下降了8%，其具有较好的长期稳定性。经过十个连续动态吸附-解吸循环后，ESNM-H填充柱中的Li+从100mg/L增加到726mg/L。总体结果表明，通过静电纺丝方法制备的复合纳米纤维平板膜型吸附剂在吸附盐湖卤水中的锂离子方面具有巨大的应用潜力和可回收性。

图1.用于复合平板膜型吸附剂解吸和吸附试验的流动柱操作示意图。

图2.含有不同浓度PAN的SEDM-x-H-14在浇铸溶液中的Li+吸附能力。

图3.（A）Li1.6Mn1.6O4粉末、不同Li1.6Mn1.6O4负载量和PAN含量为10wt%的PAN-Li1.6Mn1.6O4溶剂交换膜：（B）SEDM-Li-0；（C）SEDM-Li-2；（D）SEDM-Li-6；（E）SEDM-Li-10；（F）SEDM-Li-14；（G）SEDMLi-18；（H）SEDM-Li-22的SEM图像。

图4.不同LMO负载量和PAN含量为10wt%的PAN-Li1.6Mn1.6O4静电纺丝纳米纤维膜的SEM图像：（A）ESNM-Li-0；（B）ESNM-Li-2；（C）ESNM-Li-6；（D）ESNM-Li-10；（E）ESNM-Li-14；（F）ESNM-Li-18；（G）和（H）ESNM-Li-22。

图5.溶剂交换致密膜（SEDM-H-y）和静电纺纳米纤维膜（ESNM-H-y）对Li+的吸附能力，上述两种膜是使用含不同浓度（ywt%）Li1.6Mn1.6O4和相同浓度（10wt%）PAN的浇铸溶液制备而成的。

图6.接触时间对SEDM-H和ESNM-H吸附Li+的影响，上述两种膜是使用含10wt% PAN和18wt% Li1.6Mn1.6O4的浇铸溶液制备而成的。

图7.ESNM-H和文献吸附剂对Li+的吸附能力。

图8.SEDM-H和ESNM-H回收Li+的循环性能。

图9.ESNM柱动态解吸吸附实验：（a）酸流速对Li+萃取的影响，（b）进料溶液（Li+浓度100mg/L，pH=12.5）流速对Li+吸附的影响，（c）不同进料浓度下膜对Li+吸附的影响。（d）进液与盐湖卤水的连续分离（金属离子浓度按表S1配置，pH=8.8）。上述吸附和解吸操作均在室温下进行。

图10.酸性剥离液中Li+的富集能力（进料溶液初始浓度为100mg/L，循环吸附的pH值始终保持在12.5）。

图11.用于复合平板膜型吸附剂解吸和吸附试验的多柱串联操作示意图。