[發明專利]一種過濾薄膜及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810330763.0
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108557918B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 陳鳳娟;蔡曉慧
• 申請（專利權）人: 蘭州蘭匯環境科技有限公司
• 主分類號: C02F1/00
• 分類號: C02F1/00;C08G83/00
• 代理公司: 11372 北京聿宏知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳大建;康志梅<國際申請>=<國際公布>

本發明提供了一種過濾薄膜，該過濾薄膜以木材切片為基材，木材切片的孔道內含有原位生長的金屬有機框架材料。該過濾薄膜的原料易得，制備方法簡單，易于實現工業化生產，使用該過濾薄膜處理廢水能將廢水中96.5％以上的有機污染物去除，并且該過濾薄膜可循環使用，具有較高的經濟價值。

技術領域

本發明涉及一種過濾薄膜及其制備方法和應用。

背景技術

金屬有機框架材料(Metal-Organic Frameworks,MOF)是一種新型類沸石的介孔納米材料，是由有機配體和金屬離子或團簇通過配位鍵自組裝形成的具有分子內孔隙的有機-無機雜化材料。在MOF中，有機配體和金屬離子或團簇的排列具有明顯的方向性，可以形成不同的框架孔隙結構，從而表現出不同的吸附性能、光學性質、電磁性質等。與其他微介孔材料相比，MOF具有較大的表面積和高熱穩定性，MOF在現代材料學方面呈現出巨大的發展潛力和誘人的發展前景。近年來，紡織、造紙、印刷、鋼鐵、焦化、石油、農藥、油漆等現代工業的發展，產生了大量的有機污染物，其中大部分具有致癌、致畸、致突變且難生物降解的特點，這些有毒有害有機污染物對環境的巨大危害以及帶來的環境問題越來越被人們所認識。為了解決這些問題，使用在水中穩定存在的MOF材料處理廢水的研究越來越多，比如，使用MOF材料從廢水中吸附重金屬或者有害元素，以及從廢水中吸附有機污染物。

然而，由于MOF顆粒通常是粉末形式的，將其用在廢水處理中，一方面，顆粒容易發生團聚，影響處理效果；另一方面，由于MOF顆粒尺寸小，難以回收，不能循環使用。因此，目前用于處理廢水的MOF材料的合成及其應用僅限于實驗室內，難以實現工業化生產。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明經過深入研究發現，木材的結構獨特，其內部具有很多孔道，為MOF在木材里的生長提供了有利的場所，并基于此，本發明提供了一種以木材切片為基體材料，通過在木材中原位生長金屬有機框架材料，形成了一種含有金屬有機框架材料的過濾薄膜，該過濾薄膜的原料易得，制備方法簡單，易于實現工業化生產，且該過濾薄膜可循環使用，具有較高的經濟價值。

根據本發明的第一方面，提供了一種過濾薄膜，所述過濾薄膜以木材切片為基材，木材切片的孔道內含有原位生長的金屬有機框架材料。

所述木材切片的孔道包括中孔和微孔結構，中孔的孔道直徑約為40-60μm，微孔的孔道直徑約為5-10μm。

根據本發明的優選實施方式，在所述過濾薄膜中，金屬有機框架材料的含量為0.5wt％-10wt％，例如可以為0.5wt％、1.5wt％、2.5wt％、3.5wt％、4.5wt％、5.5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％和10wt％以及它們之間任意的值，優選金屬有機框架材料的含量為1wt％-7wt％。

根據本發明的優選實施方案，所述木材切片選自木材的橫斷面切片，即與樹干長軸或木材紋理相垂直的切面。

根據本發明的優選實施方式，所述金屬有機框架材料可以選自UiO(Zr₆簇類MOF)、ZIF(沸石類咪唑骨架材料)、MIL(拉瓦錫骨架材料)和IRMOL(網狀金屬有機框架材料)中的一種或多種，優選選自UiO-66、UiO-67、MIL-100(Fe)、MIL-53(Al)和ZIF-8中的一種或多種。

根據本發明的優選實施方式，所述木材切片的厚度為1-25mm，優選為5-25mm。

根據本發明的優選實施方式，所述過濾薄膜可以疊加使用，優選將2-8層所述過濾薄膜疊加使用。疊加使用時，可以將含有不同種類金屬有機框架材料的過濾薄膜疊加在一起使用。

根據本發明的另一方面，提供了制備上述過濾薄膜的方法，包括：

I)提供金屬有機框架材料的前驅體溶液；