近年来，锂及其化合物广泛应用于储能、核聚变、制药、材料等行业。同时，随着电动汽车和电网储能的扩大，全球锂消耗量正在迅速增加。高镁盐湖卤水含锂量约占世界锂总储量的80%，从高镁盐湖卤水中提取锂是一个巨大的挑战。我国盐湖卤水中Mg2+/Li+的质量比一般在30以上。目前，盐湖卤水中有效分离锂的方法主要有溶剂萃取、吸附、煅烧等。但这些方法存在效率低、环境污染等问题。近年来，膜分离，特别是纳滤膜分离技术，由于空间位阻和道南效应，能够透过单价离子并截留多价离子，且无需任何化学添加剂。在高镁盐湖水锂分离的应用中，该技术因其环境友好、可连续运行、占地面积小等优势而备受关注。然而，膜污染会导致膜渗透率和选择性下降、膜寿命低、运行成本高等问题，限制了其在该领域的大规模应用。本论文以提高纳滤膜对锂离子的选择性、降低膜污染、提高膜寿命为研究目标，主要研究内容如下：1) 首先采用洗滤法，系统地研究了三种商业纳滤膜（NF270、DL和DK）对盐湖卤水中Li+和Mg2+的分离效果。对于LiCl + MgCl2 + H2O三元体系，NF270膜对Li+的透过率为90%左右，渗透通量为21.33 L·m-2·h-1，经单级洗滤，Mg2+/Li+比可以从30降低到9.6。在此基础上，采用溶液扩散模型计算了Li+和Mg2+的实际截留率，在考虑空间位阻和道南排斥机理的基础上，其预测结果与实验结果拟合度较好。然而，商业聚酰胺纳滤膜表面是带负电荷的，不仅无法实现盐湖卤水中Mg2+和Li+高效分离，而且也是导致膜易污染的主要原因之一。2) 由于道南排斥效应，随着膜表面电荷的增加，将导致Li+的选择性增加；另外，膜的不可逆污染也可以通过提高膜表面的亲水性和润湿性来改善。基于此，本论文用PDA和PEI对NF270膜进行表面改性，以提高膜表面的亲水性，减小膜孔径。在压力驱动模式下，测试了并比较了原始和改性膜的纯水透过系数和离子截留性能。结果表明，改性的NF270膜孔径变小，且膜具有更低的表面电位。在通量为21.33 L·m-2·h-1时，该膜的Li+透过率可达95%左右。为进一步提高膜的稳定性和亲水性，本论文通过PDA自聚合和PEI化学接枝的方法对NF270膜进行了改性，结果表明，改性膜可以有效地将SFLi/Mg，提高到 7.15，约为未改性膜的两倍。而且，Mg2+/Li+的比值可以有效地从30降低至4.1。3) 设计并加工了小试放大膜设备，采用超滤与纳滤耦合技术对盐湖卤水进行了锂分离的实验研究。考察了温度、流量、卤水组成等参数对镁/锂分离性能及锂回收率的影响。在优化的工艺参数下，通过三段式超滤+纳滤耦合技术，不仅可以有效将卤水中的Mg2+/Li+比从30降低到1.9，而且实现了锂的回收率大于85%；另外，得到的富镁溶液可以直接用于生产高附加值镁产品。该膜耦合工艺在盐湖锂分离领域显示了一定的应用前景。