[發明專利]磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架改性正滲透納米復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 202011057319.X
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112210081B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 王磊;賀苗露;張妍;苗瑞;朱甲妮
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;C08K3/04;B01D67/00;B01D69/12;B01D71/76
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明公開了一種磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架改性正滲透納米復合膜及其制備方法，所述制備方法包括：將間苯二胺溶于去離子水中，制備獲得水相單體溶液；將均苯三甲酰氯溶于正己烷中，制備獲得有機相溶液，向所述有機相溶液中加入本發明制備的磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架復合納米材料，獲得處理后的有機相溶液；將基膜浸泡到水相單體溶液中，晾干，獲得晾干后的膜；將處理后的有機相溶液加入晾干后的膜的表面，用于發生界面聚合反應并形成分離層，獲得磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架改性正滲透納米復合膜。本發明能夠解決現有的MOFs改性正滲透納米復合膜由于納米材料團聚而引發膜截鹽及污染去除性能下降的技術問題。

技術領域

本發明屬于膜分離技術領域，特別涉及一種磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架改性正滲透納米復合膜及其制備方法。

背景技術

膜分離法作為一種新興的分離技術，近年來發展迅速。膜分離法包括：超濾、納濾、反滲透、正滲透等方法；其中，正滲透(FO)是利用膜的原料液側和汲取液側溶液的滲透壓差，驅動水分子自發地從原料液側透過半透膜進入汲取液側，得到凈化水的工藝。由于其低能耗、低污染和環境友好的特性被廣泛應用到包括海水淡化及重金屬分離等水處理中。

目前研究的FO膜主要是薄膜復合(TFC)膜，它是通過間苯二胺(MPD)和均苯三酰氯(TMC)在基膜上交聯聚合形成致密聚酰胺層(分離層)制備而成。雖然，分離層對溶質表現出強截留性能，但致密且疏水的分離層也造成了正滲透膜的低分離效率和膜污染等問題。因此，對用于廢水處理的薄膜復合(TFC)正滲透膜進行分離性能及抗污染性能的提升仍是亟待解決的問題。

由于納米材料摻雜到分離層中能改善親水性能并且提供額外水通道，因此納米材料被廣泛應用以提高TFC膜性能。近年來，金屬有機框架(MOFs)作為一種新型納米材料受到廣泛關注。MOFs是一種由金屬離子和有機配體組成的多孔晶體材料。MOFs晶體具有較高的比表面積、調制孔隙率、豐富的表面化學性質和靈活的結構，且MOFs同時具有無機和有機性質，使其與高分子物質具有良好的相容性。基于其獨特的優勢，MOFs被認為是提升膜分離性能的可行材料。雖MOFs的摻雜可以有效提高膜滲透性能，但MOFs納米晶體在分離層中的團聚問題仍嚴重影響著膜的截鹽及污染物去除性能；這也是限制MOFs應用到膜分離領域中最重要的問題之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架改性正滲透納米復合膜及其制備方法，以解決上述存在的一個或多個技術問題。本發明能夠解決現有的MOFs改性正滲透納米復合膜由于納米材料團聚而引發膜截鹽及污染去除性能下降的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的一種磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架復合納米材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)室溫下，將磺化氧化石墨烯溶于二甲基甲酰胺中，一次超聲，加入氯化鋯和對苯二甲酸，二次超聲，加入濃鹽酸，獲得混合液；其中，氯化鋯和對苯二甲酸的摩爾比為1：(1～2)；磺化氧化石墨烯的質量與對苯二甲酸、氯化鋯二者質量之和的比值為(0，0.15]；

(2)將獲得的混合液置于80℃～180℃，反應36h～48h，獲得磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架復合納米材料。

本發明的進一步改進在于，步驟(1)中，一次超聲為3h～5h；二次超聲為30min～60min。

本發明的進一步改進在于，步驟(1)中的磺化氧化石墨烯由氧化石墨烯進行磺化所得；所述氧化石墨烯采用改進Hummers法制備。

本發明的進一步改進在于，步驟(2)還包括：反應后，取出冷卻至室溫，過濾得到沉淀物；將沉淀物用二甲基甲酰胺和無水乙醇交替清洗以去除未反應的對苯二甲酸；抽濾，干燥。

本發明的一種磺化氧化石墨烯負載金屬有機框架改性正滲透納米復合膜的制備方法，包括以下步驟：