[發明專利]一種摻雜共價有機骨架材料優先透醇復合膜及制備方法

有效

• 申請號: 201510446596.2
• 申請日: 2015-07-27
• 公開（公告）號: CN106390765B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 張國俊;范紅瑋
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

一種摻雜共價有機骨架材料優先透醇復合膜及制備方法，屬于膜分離技術領域。包括多孔基膜以及結合在所述多孔基膜表面的摻雜共價有機骨架材料的高分子聚合物選擇性分離層。具體方法包括：將高分子聚合物、共價有機骨架材料及高分子聚合物的交聯劑及催化劑溶解到溶劑中，配制成共價有機骨架材料/高分子聚合物的共混膜液；將預處理后的多孔基膜浸漬于共價有機骨架材料/高分子聚合物的共混膜液中，靜置一段時間后取出并固定于勻速旋轉的載膜臺上；當基膜表面溶劑受熱并揮發完全后再進行高溫硫化，從而得到摻雜共價有機骨架材料的優先透醇復合膜。本發明所制備的復合膜具有很高的滲透汽化透醇性能，也為共價有機骨架材料開辟了新的應用領域。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，具體涉及一種摻雜共價有機骨架材料優先透醇復合膜及制備方法。

背景技術

滲透汽化優選透醇膜技術是一種新型的膜分離過程，因其具有高效、節能、環保等優點有望取代傳統高能耗的蒸餾過程，在生物醇的原位分離和提高發酵效率過程中發揮重要作用。

但不同于優先透水的滲透汽化膜技術，目前優先透醇的滲透汽化膜技術發展受限于缺少同時兼有高通量和高選擇性的優先透醇膜材料。比如，傳統的純有機聚合物透醇膜，分離性能差，并受制于trade-off(通量和選擇性成反比)現象，應用范圍受到很大限制；而無機透醇膜的制備過程復雜，且存在二次孔(針孔、裂紋和晶間孔等缺陷)等問題。相比之下，將無機材料摻雜到高分子聚合物中并將其復合在基膜表面而制備的有機/無機雜化復合膜，它具有更好的分離性能和適宜的制備成本。但近年來發展的有機/無機雜化優先透醇復合膜存在的主要問題有(H.Vinh-Thang,and S.Kaliaguine,Chem.Rev.,2013,113,4980–5028.)：(1)由于這些填充粒子如碳黑、活性炭、硅氧化物、碳分子篩、沸石分子篩及金屬有機骨架材料等存在無機成份，其與有機高分子聚合物間存在相容性差的問題，甚至會出現界面缺陷；(2)填充粒子在雜化分離層中團聚嚴重、分散性差所導致的粒子間隙缺陷，影響膜的性能；(3)已報到的這些有機/無機雜化優先透醇膜，仍然難以同時兼顧高通量和高選擇性。由此可見，填充粒子本身的性質對獲得高性能有機/無機雜化優先透醇膜至關重要。

共價有機骨架材料(Covalent Organic Frameworks，COFs)，是由純有機組分通過共價作用構筑而成的一種新型晶態多孔材料。與其它無機材料如沸石分子篩及金屬有機骨架材料相比，其熱穩定性更高、比表面積更大，孔隙率更高，密度最輕、且與有機聚合物的相容性更好。此外，COFs材料的結構還具有很強可修飾性。因此，選擇合適的COFs材料并將其摻雜到有機高分子聚合物中制備的先透醇復合膜，有望顯著提高目前透醇膜的分離性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種摻雜共價有機骨架材料優先透醇復合膜的制備方法，使所制備的透醇膜的性能得到顯著提升。具體技術方案如下：

本發明提供了一種摻雜共價有機骨架材料優先透醇復合膜，包括多孔基膜以及結合在所述多孔基膜表面的摻雜共價有機骨架材料的高分子聚合物選擇性分離層；

所述的摻雜共價有機骨架材料優先透醇復合膜中，共價有機骨架材料摻雜在高分子聚合物與交聯劑和催化劑作用下進行交聯反應生成的高分子聚合物選擇性分離層中；

具體地，所述的共價有機骨架材料對小分子醇類具有選擇吸附性。

具體地，所述的共價有機骨架材料在所述高分子聚合物選擇性分離層中的摻雜量為所述高分子聚合物質量的0.25％～10％；所述的共價有機骨架材料的粒徑范圍為0.1μm～5μm；所述的高分子聚合物選擇性分離層厚度為0.1μm～10μm。

作為優先，所述共價有機骨架材料選自含硼類共價有機骨架材料、三嗪類共價有機骨架材料、亞胺類共價有機骨架材料中的至少一種。