[發(fā)明專利]一種金屬-有機(jī)骨架膜制備液和膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010076542.2
• 申請日: 2020-01-23
• 公開（公告）號: CN111218679B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張凱;楊仕超;馬揚(yáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: C23C22/34
• 分類號: C23C22/34;C23C22/56;C23C22/76;C23C22/73
• 代理公司: 廣州知友專利商標(biāo)代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波

本發(fā)明公開了一種金屬?有機(jī)骨架膜制備液，包含以下組分：分子中具有芳香環(huán)和至少兩個酚羥基的有機(jī)化合物A或其水合物；含鋯和/或鈦、氟元素的離子化合物B；含氟化錳的混合溶液C；含鉀離子或鈉離子的無機(jī)鹽D。該金屬?有機(jī)骨架膜制備液屬于金屬“無鉻”預(yù)處理技術(shù)，能從源頭解決重金屬鉻的污染問題，而且使用該金屬?有機(jī)骨架膜制備液形成的金屬?有機(jī)骨架膜與氟碳粉末涂料具有良好的兼容性，從而在源頭一體化消除重金屬鉻和VOCs的污染問題。本發(fā)明還公開了該金屬?有機(jī)骨架膜及其制備方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于重金屬和揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)污染治理的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬-有機(jī)骨架膜制備液及能與氟碳粉末涂料兼容從而在源頭一體化消除重金屬鉻和VOCs污染的金屬-有機(jī)骨架膜及其制備方法。

背景技術(shù)

重金屬鉻，特別是六價(jià)鉻，是一種劇毒污染物。美國國家毒物管理局通過實(shí)驗(yàn)得出，含有六價(jià)鉻的飲用水會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)鼠罹患癌癥。由于六價(jià)鉻的危害性極大，因此引起了全世界對治理鉻污染的高度重視。

在過往，世界各國對重金屬污染的治理方法大都屬于“先污染，后治理”的模式。然而，歷史的教訓(xùn)告訴人們，這種模式需要付出高昂的成本，且很多污染造成的后果都是無法徹底消除的。

六價(jià)鉻的污染源主要來自于工業(yè)生產(chǎn)中的金屬加工、電鍍領(lǐng)域，還包括其他各種工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢渣。例如，鋁材是世界上產(chǎn)量最大的金屬材料之一。在鋁及鋁合金制品的生產(chǎn)過程中，為了提高耐磨、耐腐蝕性，需要對金屬進(jìn)行表面處理。傳統(tǒng)的處理方法是在鋁和鋁合金的表面上鍍上一層作為中間層的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜，稱為預(yù)處理，然后在形成的鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜的表面上噴涂上涂料。

然而，鋁金屬表面鉻酸鹽預(yù)處理過程中伴隨著含六價(jià)鉻的重金屬廢水的生成。每年因鋁及鋁合金生產(chǎn)過程而排出的含鉻廢水達(dá)一億萬噸，對環(huán)境造成污染。

為了解決鉻酸鹽轉(zhuǎn)化膜預(yù)處理技術(shù)所帶來的污染問題，“無鉻”預(yù)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

加拿大專利申請CA1098253A采用鋯或鈦或其混合物與磷酸鹽或可利用的氟化物制備一種透明的無鉻預(yù)處理膜，但該預(yù)處理膜的穩(wěn)定性不足，在經(jīng)受沸水浸泡2分鐘后變黑。中國專利CN106086857B采用鉬酸鉀/或鈉與單寧酸、氟鈦酸、硼含氧酸或硅含氧酸、乙二酸四乙酸二鈉及表面活性劑協(xié)同作用在鋁系金屬表面制備了協(xié)同優(yōu)化型無鉻轉(zhuǎn)化膜。美國專利申請US5298092A公開了鋁基板的無鉻氧化物涂層，在堿性條件下于金屬基體上，利用一種可溶的鈷-Ⅲ六配位配合物制備鈷轉(zhuǎn)化膜替代鉻酸鹽膜層，金屬基體可以為鋁或鋁合金、以及Cd鍍層、Zn鍍層，Zn-Ni鍍層和鋼材等。日本專利JP4373778B2選自至少一種來源于HF、硅元素的鈦、鋯化合物與HClO₃、HBrO₃、HNO₃、HNO₂、HMnO₄、HVO₃、H₂O₂、H₂WO₄和H₂MoO₄中至少一種的結(jié)合，先對金屬表面進(jìn)行蝕刻，再形成至少一種金屬元素的氧化物和/或氫氧化物層。

鋁及鋁合金表面無鉻預(yù)處理膜(YS/T 1189-2017)的出現(xiàn)，解決了鋁加工過程表面預(yù)處理鉻酸鹽污染問題。

除了六價(jià)鉻以外，另一項(xiàng)備受關(guān)注的污染與揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)密切相關(guān)。

VOCs是中國大氣污染防治的重點(diǎn)污染物，涂料的生產(chǎn)和使用是VOCs排放最主要的來源。美國、歐盟于20世紀(jì)90年代制定了涂料工業(yè)的VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)，而中國自2010年起才開始管控VOCs的排放。目前，中國對VOCs的控制力度不足。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國工業(yè)涂料中，水性、粉末等低VOCs排放的涂料的使用率不足20％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美發(fā)達(dá)國家的40～60％的水平。