[發明專利]一種ZIF-8改性醋酸纖維素正滲透膜的合成方法及所得滲透膜

有效

• 申請號: 201811069673.7
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109012181B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 王新萍;孟祥民;陳夫山;宋曉明
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B01D61/00
• 分類號: B01D61/00;B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01D71/06;B01D71/16
• 代理公司: 山東博睿律師事務所 37238
• 代理人: 丁波

本發明提供一種改性醋酸纖維素正滲透膜的制備方法及所得滲透膜。該正滲透膜是通過對醋酸纖維素進行化學、物理改性得到的，利用丙烯酸、PEG致孔劑、二氧化鈦涂覆、硅烷偶聯劑等對醋酸纖維素進行改性，之后引入具有多孔結構的MOFs材料—ZIF?8，利用原位生長方法，在膜表面得到連續致密的ZIF?8膜層，以此更好的改進膜的性能。

技術領域

本發明涉及高分子膜材料領域，特別涉及一種ZIF-8改性醋酸纖維素正滲透膜的合成方法及所得滲透膜。

背景技術

隨著水資源短缺和水環境的污染惡化問題日益凸顯，海水淡化、污水處理等水處理方法成為研究的熱點。膜分離技術因其能耗低、操作方便、分離效率高、過程無相變等優點，逐漸成為水處理的重要技術之一。正滲透(FO)技術是利用膜兩側滲透壓差驅動水透過選擇性滲透膜產生凈遷移而獲得純凈的水。與其他技術相比，正滲透膜技術獨特的優勢是無需或僅需很小的外加壓力，并且具有很強的抗污染性能。近幾年以來，FO膜取得了很大的進步，也逐步擴大了它可以應用的領域。盡管如此，水通量低，截鹽率低和膜機械強度不足等缺陷已抑制了FO技術的進一步發展。我們需要面對的主要挑戰是為制備汲取液而選擇合適的滲透劑；并制備或許可以滿足高水通量和高截鹽率要求的FO膜。我們的主要研究就是基于FO膜的上述缺點，選取了價格優廉、容易獲得、高選擇性、強親水性的醋酸纖維素來合成更優性能的FO膜；但是醋酸纖維素膜通量低、不耐有機溶劑和易水解等缺點嚴重制約著其在水處理方面的應用，因此我們要對醋酸纖維素進行改性。

常用的改性方法主要有物理改性和化學改性兩種。醋酸纖維素膜的物理改性是將具有抗污染、親水等功能的物質物理摻雜進復合膜的分離層或涂覆到膜表面從而改善膜的性能；醋酸纖維素膜的化學改性是指利用改性劑對膜材料進行處理，在膜表面引入各種官能團以改善膜表面性能。

金屬有機框架材料(MOFs)是金屬離子和有機配體通過配位作用形成的一類無機有機雜化材料。憑借其孔徑可控、性能穩定等優點，在氣體分離膜、有機大分子分離膜等改性方面受到了廣泛的關注。將MOFs引入到醋酸纖維素基底膜可能會大大提高復合膜的綜合性能。

ZIF-8作為目前研究比較成熟的沸石咪唑類金屬骨架材料，具有永久性的孔隙、高的表面積、疏水性、開放的金屬位點和卓越的水穩定性。將其用于醋酸纖維素膜的改性會更好地改進膜的性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種改性醋酸纖維素正滲透膜的制備方法及所得滲透膜。該正滲透膜是通過對醋酸纖維素進行化學、物理改性得到的，利用丙烯酸、PEG致孔劑、二氧化鈦涂覆、硅烷偶聯劑等對醋酸纖維素進行改性，之后引入具有多孔結構的MOFs材料—ZIF-8，利用原位生長方法，在膜表面得到連續致密的ZIF-8膜層，以此更好的改進膜的性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明還具有以下附加技術特征：

優選的，包括以下步驟：

(1)制備改性醋酸纖維素：采用丙烯酸對醋酸纖維素進行改性；

(2)制備鑄膜液：將溶劑、改性醋酸纖維素、交聯劑混合均勻、脫泡得到鑄膜液；

(3)刮膜：在潔凈的板上對步驟(2)的鑄膜液進行刮膜處理，得到初膜；

(4)凝固浴再生：將初膜置于凝固浴中再生待用；

(5)TiO2溶膠配制：

配置A液：鈦酸四丁酯與質量分數為99.7％的乙醇按照體積比6:20，混合均勻，；

配置B液：水、質量分數為99.7％的乙醇、質量分數68.0％硝酸按照體積比按照3:13:2，混合均勻；

將A液以10滴/秒的速度加到B液中，攪拌，直到得到透明TiO2溶膠，所述A液與B液體積比為26:18；