[發明專利]一種改性金屬有機框架和復合納濾膜的制備方法

在審

• 申請號: 201810261143.6
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108409981A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 武培怡;孫華圳
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;B01D69/12;B01D67/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王文穎

本發明公開了一種改性金屬有機框架和復合納濾膜的制備方法。所述改性金屬有機框架的制備方法為：利用植物多酚修飾金屬有機框架表面的同時，在金屬有機框架內部形成中空結構，得到改性金屬有機框架。含改性金屬有機框架的復合納濾膜的制備方法為：將改性金屬有機框架通過界面聚合法原位負載到多孔支撐膜的芳香聚合物功能皮層中即可。本發明的復合納濾膜中的改性金屬有機框架良好負載在膜上，與皮層聚合物之間有化學鍵相互作用，不但有利于復合膜的水通量、親水性及抗污染性能的提高，而且能提高復合納濾膜的結構穩定性和抗氯性。本發明方法簡單，生產成本較低，顯著提高膜綜合性能，具有良好的工業化生產基礎和廣闊的應用前景。

技術領域

本發明一種改性金屬有機框架和復合納濾膜的制備方法，屬于膜技術領域。

背景技術

納濾是一種介于反滲透和超濾之間的膜過程，其孔徑范圍在幾個納米左右。納濾過程對二價或多價無機離子及分子量介于200-1000Da之間的有機物有較高的截留率，具有操作簡單，能耗低，分離效率高等優點，在飲水軟化、溶液脫色、染料除鹽濃縮和生化物質純化濃縮等工業生產和日常生活中有廣泛的應用，產生了一定的社會經濟效益。但是，目前廣泛使用的純聚合物納濾膜普遍存在通量偏低，抗污染性能差，抗氯性能差的問題。而將無機納米粒子材料復合到納濾膜中能有效提高納濾膜的綜合性能，成為突破傳統純聚合物納濾膜發展瓶頸的有效方案。

金屬有機骨架(MOFs)具有高比表面積，高孔隙率和結構易調節的特點。因此，它在催化、氣體吸附、分離、載藥等方面表現出理想的應用前景。最近，MOFs在水處理方面逐漸受到了廣泛關注。如：《材料化學A》(Journal of Materials Chemistry A 2016，4，16368-16376)報道了通過抽濾的方法將金屬有機框架ZIF-8復合到聚酰胺層中制得含金屬有機框架的復合納濾膜，該膜表現出了通量的一定提升。《ACS應用材料與表面》(ACS AppliedMaterials and Interfaces 2016，8，25508-25519)報道了將ZIF-8@GO粒子復合到聚酰胺功能層中制備獲得包含金屬有機框架的抗生物污染納濾膜。《膜科學》(Journal ofmembrane science 2015，476，303-310)報道了將ZIF-8復合到聚酰胺功能層并制備復合反滲透膜的工作。相對于純聚合物膜，這些含有金屬有機框架的復合膜通量有所提升。但是，目前主要研究的金屬有機框架表面疏水，在膜水中分散性差，不利于水通量的提升，甚至會降低膜的抗污染性能。因此，通過合理的改性，使得金屬有機框架親水性得以提升，并用來制備復合納濾膜，使得含有金屬有機框架的復合納濾膜的綜合性能進一步提升仍然迫在眉睫。

發明內容

本發明所要解決的問題是：如何在不降低膜的抗污染性能的基礎上，提升金屬有機框架在膜水中的分散性，提高水通量。

為了解決上述問題，本發明提供了一種改性金屬有機框架的制備方法，其特征在于，利用植物多酚修飾金屬有機框架表面的同時，在金屬有機框架內部形成中空結構，得到改性金屬有機框架。

優選地，具體為：將金屬有機框架分散在植物多酚水溶液中，攪拌下反應，得到改性金屬有機框架。

更優選地，所述金屬有機框架為ZIF系列材料或MIL系列材料。

更優選地，所述植物多酚為單寧酸、沒食子酸、五倍子酸和聚乙烯磷酸中的任意一種或幾種。

更優選地，所述植物多酚水溶液的濃度為0.1～100mg/mL。

更優選地，所述反應的時間為1～60min。

本發明還提供了一種含改性金屬有機框架的復合納濾膜的制備方法，其特征在于，將上述改性金屬有機框架的制備方法制得的改性金屬有機框架通過界面聚合法原位負載到多孔支撐膜的芳香聚合物功能皮層中，得到含改性金屬有機框架的復合納濾膜。