一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜及其制备方法，本发明专利技术的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜包括PVDF底膜和ZIF‑8/GO复合材料，ZIF‑8/GO复合材料通过与均苯三甲酰氯键合，均苯三甲酰氯键合多巴胺，多巴胺与PVDF底膜结合的方式，牢固负载在PVDF底膜上。ZIF‑8的多级孔道、正六角形窗口将GO复合在一起，ZIF‑8的孔穴与GO片层内部的通道配合大大提高了油水分离效果，油水分离效率高达99.5％以上；三甲酰氯与多巴胺的键合牢固，不容易脱离，油水分离膜的重复使用性强，在重复使用7次后油水分离效率变化不大，仍在96％以上。

Metal organic frameworks / graphene oxide oil-water separation membrane and preparation method thereof

The invention relates to a metal organic framework / graphene oxide oil water separation membrane and a preparation method. The present invention includes the metal organic framework / graphene oxide oil water separation membrane including the PVDF bottom membrane and the ZIF 8/GO composite material. The ZIF 8/GO composite is bonded with the benzyl trimethyl chloride and the dopamine, dopamine, dopamine, and dopamine The way of binding with PVDF bottom membrane is firmly loaded on the bottom of PVDF film. The ZIF 8 multi-stage channel and the positive hexagonal window combined GO together. The combination of the hole of the ZIF 8 and the channel in the GO layer greatly improved the oil and water separation effect, and the oil water separation efficiency was more than 99.5%; tri trimyl chloride was firmly bonded to dopamine, and it was not easy to disengage. The duplication of oil and water separation membrane was strong and repeated. After 7 times, the oil and water separation efficiency changed little, still more than 96%.

【技术实现步骤摘要】
一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜及其制备方法
：本专利技术涉及一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜及其制备方法，属于水处理

技术介绍
：水体油类污染是指主要来源于油船的意外事故、海底采油、油船压舱水及炼油厂、石油化工厂废水中的油类对水体的污染，是水体污染中最普遍、最严重的污染。油类是一种很复杂的自然的有机混合物，具有一定毒性，对环境和生态平衡带来极大的危害，在极微量浓度下也可使鱼肉带有石油味。大量油类物质在海面形成油膜，会影响水中氧的补充和植物的光合作用。油污染会对自然环境产生多种复杂的影响，工业废水中的油类也可使地表水体遭受污染；因此，油水分离技术备受人们关注。目前，膜分离技术是对含油污水处理的有效方法，以有机微滤膜和有机超滤膜为主。但由于其化学稳定性、热稳定性较差，甚至会出现溶胀、溶解的现象，所以这类膜的使用受到很大的限制。氧化石墨烯(GO)薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。金属—有机骨架(MOFs)材料代表了一类杂合的有机—无机超分子材料，是通过有机桥联配体和无机的金属离子的结合构成的有序网络结构。MOFs呈现出目前最高的比表面积，最低的晶体密度以及可调节的孔尺寸和功能结构，使MOFs可以实现一些特殊的应用。MOFs与水体中的污染物之间可以产生非常强的络合反应，从而对污染物有很强的吸附能力，其巨大的比表面积也使其具有良好的吸附性能，是水处理过程中拥有巨大应用潜力的吸附材料。但是传统的MOFs吸附材料一般为粉末状固体，作为纳米材料在水处理过程中难以实现固液分离，容易对水体造成二次污染，因此限制了其在水处理领域中的应用。
技术实现思路
：针对现有技术的不足，本专利技术提供一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜及其制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜，包括PVDF底膜和ZIF-8/GO复合材料，ZIF-8/GO复合材料通过与均苯三甲酰氯键合，均苯三甲酰氯键合多巴胺，多巴胺与PVDF底膜结合的方式，牢固负载在PVDF底膜上。根据本专利技术，金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，包括：(1)PVDF底膜于乙醇中浸泡步骤；(2)乙醇浸泡后的PVDF底膜于盐酸多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡步骤；(3)步骤(2)浸泡的底膜干燥后于均苯三甲酰氯(TMC)中浸泡步骤；(4)ZIF-8/GO甲醇分散液浸泡步骤(3)浸泡后的底膜步骤；(5)ZIF-8/GO甲醇分散液浸泡后的底膜干燥步骤。根据本专利技术优选的，步骤(1)PVDF底膜于乙醇中浸泡步骤是：将PVDF底膜浸泡在纯乙醇中，浸泡时间为5-8小时，浸泡后用去离子水冲洗掉表面的乙醇。根据本专利技术优选的，步骤(2)盐酸多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液的pH＝8.5，溶液中盐酸多巴胺浓度为1～3mg/mL，溶液中Tris浓度为8-12mmol/L。根据本专利技术优选的，步骤(2)中，浸泡为避光条件下浸泡10-14h。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，干燥为步骤(2)浸泡的底膜于60-65℃干燥1-2h。根据本专利技术优选的，步骤(3)中，于均苯三甲酰氯(TMC)中浸泡为，干燥后的底膜浸入质量分数为0.05～0.3％的均苯三甲酰氯(TMC)溶液中浸泡10-20min，浸泡后用异构烷烃IsoparG溶剂冲洗膜表面多余的TMC。根据本专利技术优选的，步骤(4)ZIF-8/GO甲醇分散液浸泡步骤(3)浸泡后的底膜步骤为：将步骤(3)浸泡后的底膜浸入浓度为0.5～2mg/mL的ZIF-8/GO甲醇分散液中浸泡15～30min。根据本专利技术优选的，所述的ZIF-8/GO甲醇分散液为ZIF-8/GO复合材料分散到甲醇中制得，所述的ZIF-8/GO是按以下方法制备得到：将0.366g的Zn(NO3)2·6H2O溶于12mL甲醇中，得A溶液；0.811g的2-甲基咪唑溶于20mL甲醇中，得B溶液，A溶液与B溶液混合后加入浓度为1mg/mL的氧化石墨烯分散液中，A溶液、B溶液与氧化石墨烯分散液的体积比为：12：20：8，得混合溶液；氧化石墨烯分散液中甲醇与水的体积比为4:1；混合溶液搅拌反应4-6小时，反应物离心洗涤，最后在65℃真空干燥6小时，得到ZIF-8/GO复合材料。根据本专利技术优选的，步骤(5)ZIF-8/GO甲醇分散液浸泡后的膜用甲醇清洗膜表面多余的ZIF-8/GO，最后将膜置于40-60℃真空条件下干燥，得到金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜为ZIF-8/GO复合材料与均苯三甲酰氯键合，均苯三甲酰氯键合多巴胺，多巴胺与PVDF底膜结合的方式，牢固负载在PVDF底膜上，ZIF-8的多级孔道、正六角形窗口将GO复合在一起，ZIF-8的孔穴与GO片层内部的通道配合大大提高了油水分离效果，油水分离效率高达99.5％以上。2、本专利技术的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜ZIF-8/GO复合材料负载牢固，三甲酰氯与多巴胺的键合牢固，不容易脱离，油水分离膜的重复使用性强，在重复使用7次后油水分离效率变化不大，仍在96％以上，结果见图1所示。3、本专利技术的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜上的ZIF-8/GO复合材料如何树根键合在基体上，不容易剥落，同时ZIF-8的孔穴、GO片层内部的通道与基体相对，增大了过滤的通道，增大了过滤速率。4、本专利技术的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜原料易得，制备工艺简单，生产成本低廉，在过滤过程中操作简单便捷，使用效率高，可避免ZIF-8/GO复合材料扩散到水体中，对水体造成二次污染，使用后的ZIF-8/GO超滤膜清洗方便，便于再次利用。附图说明图1为本专利技术的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜重复使用次数对油水分离效率影响柱状图。具体实施方式：下面通过具体实施例对本专利技术做进一步说明，但不限于此。实施例中使用的原料为常规市售产品。实施例1：一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，步骤如下：(1)裁剪直径为50mm的圆形PVDF超滤膜并将其浸泡在乙醇中，(2)配置50mLpH＝8.5，盐酸多巴胺浓度为1mg/mL，Tris浓度为10mmol/L的盐酸多巴胺Tris-HCl缓冲溶液，将浸泡在乙醇中的PVDF滤膜取出，用去离子水冲洗掉表面的乙醇后放入盐酸多巴胺Tris-HCl溶液中，避光条件下浸泡12h；(3)步骤(2)浸泡后的PVDF底膜取出，于65℃干燥，随后将底膜浸入质量分数为0.15％的均苯三甲酰氯(TMC)溶液中浸泡15min；浸泡后用异构烷烃IsoparG溶剂冲洗膜表面多余的TMC。(4)步骤(3)浸泡后的底膜浸入浓度为0.5mg/mL的ZIF-8/GO甲醇分散液中浸泡30min。(5)将膜取出，用甲醇清洗膜表面多余的ZIF-8/GO,最后把膜在50℃真空条件下干燥，得到ZIF-8/GO超滤膜。在一定压力下就行油水分离，分离效率为99.2％。实施例2一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，步骤如下：(1)裁剪直径为50mm的圆形PVDF超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜，包括PVDF底膜和ZIF‑8/GO复合材料，ZIF‑8/GO复合材料通过与均苯三甲酰氯键合，均苯三甲酰氯键合多巴胺，多巴胺与PVDF底膜结合的方式，牢固负载在PVDF底膜上。

【技术特征摘要】
1.一种金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜，包括PVDF底膜和ZIF-8/GO复合材料，ZIF-8/GO复合材料通过与均苯三甲酰氯键合，均苯三甲酰氯键合多巴胺，多巴胺与PVDF底膜结合的方式，牢固负载在PVDF底膜上。2.权利要求1所述的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，包括：(1)PVDF底膜于乙醇中浸泡步骤；(2)乙醇浸泡后的PVDF底膜于盐酸多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡步骤；(3)步骤(2)浸泡的底膜干燥后于均苯三甲酰氯(TMC)中浸泡步骤；(4)ZIF-8/GO甲醇分散液浸泡步骤(3)浸泡后的底膜步骤；(5)ZIF-8/GO甲醇分散液浸泡后的底膜干燥步骤。3.根据权利要求2所述的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)PVDF底膜于乙醇中浸泡步骤是：将PVDF底膜浸泡在乙醇中，浸泡后用去离子水冲洗掉表面的乙醇。4.根据权利要求2所述的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)盐酸多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液的pH＝8.5，溶液中盐酸多巴胺浓度为1～3mg/mL，溶液中Tris浓度为8-12mmol/L。5.根据权利要求2所述的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，浸泡为避光条件下浸泡10-14h。6.根据权利要求2所述的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，干燥为步骤(2)浸泡的底膜于60-65℃干燥1-2h。7.根据权利要求2所述的金属有机骨架/氧化石墨烯油水分离膜的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雪菲，岳仍宇，王曙光，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37