[發(fā)明專利]一種超疏水ZIF-7復(fù)合的聚砜三維多孔油水分離材料的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110365853.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113244660B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸葉強(qiáng);薛立新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01D17/022
• 分類號(hào): B01D17/022
• 代理公司: 杭州之江專利事務(wù)所(普通合伙) 33216
• 代理人: 朱楓

本發(fā)明公開(kāi)了一種超疏水ZIF?7復(fù)合的聚砜三維多孔油水分離材料的制備方法及其應(yīng)用，首先制備氯化聚砜、柱狀金屬有機(jī)框架材料ZIF?7和致孔劑；將氯化聚砜和ZIF?7粒子加入到溶劑D中，混合液在室溫下攪拌，隨后加入致孔劑，充分?jǐn)嚢杌旌虾蠓湃肽＞呃鋬鲫惢撃：髮悠贩湃胩妓徕c水溶液中洗去致孔劑和溶劑，經(jīng)冷凍干燥后得到聚砜/ZIF?7復(fù)合的三維多孔材料，隨后將該材料置于含有疏水試劑E的有機(jī)溶劑F中浸泡，取出用乙醇洗滌，烘干后得到超疏水ZIF?7復(fù)合的聚砜三維多孔材料。本發(fā)明所述制備方法可操作性強(qiáng)，原料易得，產(chǎn)品性能優(yōu)異，能夠?yàn)橛臀廴镜闹卫硖峁┬滤悸罚哂泻芎玫耐茝V應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料和有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種超疏水ZIF-7復(fù)合的聚砜三維多孔油水分離材料的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，海洋經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，隨之而來(lái)的是海洋生態(tài)環(huán)境卻受到了比較大的破壞，其中由于油污染問(wèn)題較為突出。海洋原油泄漏事故的頻繁發(fā)生，對(duì)海洋生態(tài)及漁業(yè)資源造成了嚴(yán)重破壞。此外，工業(yè)和生活含油廢水的直接排放，也會(huì)對(duì)水域造成污染，危害水生生物的生存。如何有效的處理含油污水成了解決問(wèn)題的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的油水分離技術(shù)普遍存在分離效率差、能耗較高、易造成二次污染等問(wèn)題，在實(shí)際運(yùn)用中逐漸受到限制甚至被摒棄。因此，開(kāi)發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的油品回收技術(shù)和新型的油水分離材料有助于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，具有十分重要的意義。

特殊浸潤(rùn)性三維多孔材料由于其表面對(duì)水油兩類液體表現(xiàn)出截然相反的浸潤(rùn)性，并且具有非常低的密度和很高的孔隙率，能夠?qū)τ皖愡M(jìn)行快速地吸收，從而達(dá)到油水分離的目的。Liu等[Liu,Y.,Wang,X.,Feng,S.Advanced Functional Materials,2019,12,1902488.]使用密胺海綿為原料，通過(guò)在海綿表面復(fù)合四氧化三鐵納米粒子并修飾疏水性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，得到一種具有磁性的超疏水油水分離海綿材料。該海綿具有很高的飽和吸油容量，并且具有很好的循環(huán)使用性能。Wang等[Wang H,Gao F,Ren R,et al.,Journal of Hazardous Materials,2021,404:124197.]使用咖啡酸聚合物對(duì)密胺海綿進(jìn)行親水化改性，得到表面具有超親水/水下超疏油的油水分離材料，該材料對(duì)油水混合物具有很高的分離通量和分離效率，并且對(duì)于乳化的油水混合物同樣具有較高的分離效率。

然而，當(dāng)下的油水分離材料在實(shí)際應(yīng)用中還存在著諸多的問(wèn)題，例如材料的飽和吸油性能較低；材料的循環(huán)使用性能較差，多次使用后吸收能力大幅下降；材料表面的自清潔性能較差，容易受污染導(dǎo)致分離性能下降等。本專利針對(duì)以上問(wèn)題，采用聚砜作為原材料，通過(guò)復(fù)合金屬有機(jī)框架材料，使用致孔劑占位法和冷凍干燥法結(jié)合，制得具有超疏水/超親油的三維多孔海綿材料。該材料具有很高的飽和吸收容量，優(yōu)異的穩(wěn)定性和循環(huán)使用性能，自清潔性能出眾。本專利可以為含油污水的治理提供新思路，具有很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超疏水ZIF-7復(fù)合的聚砜三維多孔油水分離材料的制備方法及其應(yīng)用，該方法原料來(lái)源廣泛、制備工藝簡(jiǎn)便、產(chǎn)品性能優(yōu)異。

本發(fā)明提出的一種超疏水ZIF-7復(fù)合的聚砜三維多孔油水分離材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)氯化聚砜的制備：使用聚砜溶解于溶劑A中，并中加入聚砜摩爾數(shù)5～20倍量的多聚甲醛、0.05～0.2倍量的四氯化錫和5～20倍量的三甲基氯硅烷，體系在氬氣或氮?dú)獗Ｗo(hù)下，20～50℃反應(yīng)時(shí)間為12～72小時(shí)，經(jīng)過(guò)沉淀、烘干，得到氯化的聚砜；

(2)柱狀金屬有機(jī)框架材料ZIF-7的制備：將苯并咪唑溶解于溶劑B中，并將六水和硝酸鋅溶解在等體積的溶劑C中，快速將兩種溶液混合，其中，苯并咪唑與六水和硝酸鋅的摩爾比為5～15之間，混合液在40～70℃下反應(yīng)1～2小時(shí)，離心、洗滌、烘干，得到柱狀的ZIF-7粒子；

(3)致孔劑的制備；