[發明專利]一種無缺陷耐污染鋯基金屬有機框架膜的制備方法及應用

在審

• 申請號: 202110314140.6
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113041863A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王棟;李浩天;董應超;付茂
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D71/76
• 分類號: B01D71/76;B01D71/02;B01D69/12;B01D67/00;B01D61/36;C02F1/44;C02F1/04
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

1.一種無缺陷耐污染鋯基金屬有機框架膜的制備方法，其特征在于，步驟如下：

(1)金屬氧化物修飾層的制備

(1.1)對中空纖維陶瓷載體進行清洗，并充分干燥；

(1.2)二氧化鈦修飾層的制備；以水為分散相，配制質量分數為10-20％的二氧化鈦懸浮液，使用“浸漬涂覆-燒結”工藝在中空纖維陶瓷載體表面引入二氧化鈦修飾層；其中，浸漬時間為5-10s，燒結溫度為500-900℃，重復上述過程2-3次以獲得完整的二氧化鈦中間改性層；

(2)UiO-66膜的制備

(2.1)UiO-66納米晶體的原位播種；將氯化鋯和對苯二甲酸依次以5-10mmol·L^-1的濃度溶解在N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，隨后向其中加入冰乙酸，使溶液中乙酸濃度達到0.4-1.2mol·L^-1，充分攪拌后配置成反應母液；隨后，將反應母液以及步驟(1)得到的金屬氧化物修飾的載體共同置于反應釜中，在100-150℃的條件下反應1-2天，獲得表面均勻分布UiO-66納米晶種的載體；

(2.2)UiO-66的二次生長成膜；為獲得致密無缺陷的UiO-66分離膜，將原位播種完畢的載體置于UiO-66膜反應母液中進行二次生長；此過程中，按照氯化鋯：對苯二甲酸：水：乙酸：N,N-二甲基甲酰胺＝1:1:0.5-2:100-200:500-800的摩爾比例配置UiO-66膜反應母液，隨后將UiO-66膜反應母液與表面均勻分布UiO-66納米晶種的載體共同置于反應釜中，在100-150℃的條件下反應2-3天，以獲得致密無缺陷的UiO-66膜；

(3)UiO-66膜的親水改性

(3.1)PVA改性溶液的配置；向去離子水中加入PVA以及P(AA-AMPS)，配置成質量分數為0.3-0.5wt.％的溶液，其中PVA與P(AA-AMPS)的質量比為1.5-2.5，調節溶液pH小于3；將溶液混勻后，靜置24h進行脫泡，獲得PVA改性溶液；

(3.2)PVA改性層的制備；PVA改性層通過浸漬涂覆工藝引入；將制備好的UiO-66膜浸入PVA改性溶液中以在其表面引入PVA改性層；待膜在室溫完全干燥后，在80-120℃下處理10-30min使PVA充分交聯，即得無缺陷耐污染鋯基金屬有機框架膜。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的中空纖維陶瓷載體為氧化鋁膜、氧化鋯膜或莫來石膜。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述的二氧化鈦修飾層替換為γ-氧化鋁修飾層。

4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述的PVA改性層由聚多巴胺層替換。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的PVA改性層由聚多巴胺層替換。

6.一種無缺陷耐污染鋯基金屬有機框架膜用于基于滲透蒸發技術的高鹽廢水處理過程。