一种CNC/Cu-MOF-74复合材料表面改性PVDF膜及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种CNC/Cu

【技术实现步骤摘要】
一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于膜法水处理
，涉及一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]PVDF膜是一种被广泛应用于水处理的膜材料，近年来因其具有较好的化学稳定性、热稳定性及极好的机械性能而得到科研人员的广泛关注。但因为其表面具有极强的疏水性，使得PVDF膜在实际使用过程中极易出现膜污染，影响PVDF膜的使用寿命。针对PVDF膜的缺点，对PVDF膜进行表面亲水改性是一种极为简单易行、易扩大的方法，并有利于延长PVDF膜的使用寿命。
[0003]纤维素纳米晶(CNC，Cellulose Nanocrystals)是一种环保、可再生、机械强度高且成本造价低廉的纳米材料。其制备来源于棉花、木材、稻草等多种可再生生物质，由于其具有环境友好型材料的优势，且具有较大的长宽比、较强的耐化学腐蚀性，得到了广大科研工作者的关注。并且由于其表面存在大量羟基(
‑
OH)，因此CNC具有极高的亲水性，可以作为改性膜材料的改性剂。
[0004]金属有机骨架材料(MOF)因其具有种类多、比表面积大、孔道丰富等优良性能。S.Fatemeh等通过硝酸银与1,3,5
‑
苯三甲酸在乙醇水溶液中常温合成Ag
‑
MOF，通过实验证明Ag
‑
MOF可稳定高效持续释放Ag
+
，通过共聚焦显微镜结果及流式细胞法分析结果表明，此材料都具有良好的杀菌功能。同时，其课题组还将其与氧化石墨烯结合，将其通过界面聚合的方式改性TFC表面协同增强膜的抗生物污染性能。但由于银造价高昂且毒性较大，实际大规模应用仍然受限。
[0005]中国专利CN201910089616公开了一种具有高效抗污染与抑菌的改性聚偏氟乙烯膜及制备方法，制备方法为：(1)配制DOPA
‑
Tris缓冲溶液；(2)将PVDF平板膜完全浸没于DOPA
‑
Tris缓冲溶液中，涂覆，得到PVDF/PDA膜；(3)配制Cu
2+
溶液；PEG
‑
NH2溶液；(4)将PVDF/PDA膜置于Cu
2+
溶液中，反应，洗涤，干燥；再膜置于DOPA
‑
Tris缓冲溶液中，均匀，洗涤，干燥，再置于PEG
‑
NH2溶液中，反应，洗涤，干燥，即得。制备的具有高效抗污染与抑菌的改性聚偏氟乙烯膜机械强度高，渗透性能好，对BSA和腐殖酸在膜表面和膜孔表面的吸附有显著抑制作用，具有优异的抑菌性能。可用于废水、污水处理领域。相较于上述专利，本专利制备方式简单，制备时间缩短，成本也较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是针对现有技术中PVDF膜易受到膜污染影响的问题，而提供一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜及其制备方法与应用。具体可应用于膜分离处理废水的领域中，
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0008]一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜的制备方法，该方法包括：配制含Cu
‑
MOF
‑
74与羧基化纤维素纳米晶(CNC)的混合溶液，并将PVDF膜浸渍于该混合溶液中，干燥后即得到CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜；
[0009]所述的Cu
‑
MOF
‑
74的添加量为2
‑
8mg/6.15cm
2 PVDF膜，羧基化CNC的添加量为2.5
‑
12.5mg/6.15cm
2 PVDF膜。
[0010]其中，浸渍方法具体为：采用一种底部开口的容器，并用PVDF膜覆盖于容器底部开口处，再将混合溶液注入该容器中，之后鼓风干燥，在溶剂挥发过程中，逐渐实现CNC/Cu
‑
MOF
‑
74对PVDF膜的表面改性，得到CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜。
[0011]进一步地，所述的Cu
‑
MOF
‑
74的制备方法包括：
[0012]将2,5
‑
二羟基对苯二甲酸溶液与醋酸铜溶液混合，并在室温下搅拌反应，经分离纯化后即得到所述的Cu
‑
MOF
‑
74。
[0013]进一步地，所述的2,5
‑
二羟基对苯二甲酸溶液中，浓度为0.02
‑
0.06g/mL，溶剂为甲醇；
[0014]所述的醋酸铜溶液中，浓度为0.02
‑
0.06g/mL，溶剂为甲醇；
[0015]所述的2,5
‑
二羟基对苯二甲酸溶液与醋酸铜溶液的混合体积比为1:(1.5
‑
2.5)。
[0016]进一步地，所述的搅拌反应中，搅拌时间为20
‑
28h，搅拌转速为240
‑
280rpm；
[0017]所述的分离纯化包括：将反应产物混合液抽滤，取沉淀并重新静置于甲醇溶液中，每隔10
‑
14h去除上清液并补充甲醇溶液，重复8
‑
12次后，抽滤并真空干燥，即得到所述的Cu
‑
MOF
‑
74。
[0018]进一步地，所述的真空干燥中，干燥温度为80
‑
90℃，干燥时间为4
‑
6h。
[0019]进一步地，所述的羧基化CNC的制备方法包括：
[0020]配制微晶纤维素(MCC)与H2O2的混合溶液，加入FeSO4并在50
‑
70℃下搅拌反应4
‑
8h，经洗涤干燥后即得到所述的羧基化CNC。
[0021]进一步地，所述的微晶纤维素、H2O2、FeSO4的投料比为8
‑
12g:80
‑
100mL(25
‑
35wt％H2O2溶液):0.01
‑
0.03g(FeSO4·
7H2O)。
[0022]进一步地，所述的混合溶液由0.01
‑
0.03g/mL的Cu
‑
MOF
‑
74水溶液，与0.002
‑
0.008g/mL的羧基化CNC水溶液混合得到。
[0023]一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜的制备方法，其特征在于，该方法包括：配制含Cu
‑
MOF
‑
74与羧基化CNC的混合溶液，将PVDF膜浸渍于该混合溶液中，干燥后即得到CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜；所述的Cu
‑
MOF
‑
74的添加量为2
‑
8mg/6.15cm
2 PVDF膜，羧基化CNC的添加量为2.5
‑
12.5mg/6.15cm
2 PVDF膜。2.根据权利要求1所述的一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜的制备方法，其特征在于，所述的Cu
‑
MOF
‑
74的制备方法包括：将2,5
‑
二羟基对苯二甲酸溶液与醋酸铜溶液混合，并在室温下搅拌反应，经分离纯化后即得到所述的Cu
‑
MOF
‑
74。3.根据权利要求2所述的一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜的制备方法，其特征在于，所述的2,5
‑
二羟基对苯二甲酸溶液中，浓度为0.02
‑
0.06g/mL，溶剂为甲醇；所述的醋酸铜溶液中，浓度为0.02
‑
0.06g/mL，溶剂为甲醇；所述的2,5
‑
二羟基对苯二甲酸溶液与醋酸铜溶液的混合体积比为1:(1.5
‑
2.5)。4.根据权利要求2所述的一种CNC/Cu
‑
MOF
‑
74复合材料表面改性PVDF膜的制备方法，其特征在于，所述的搅拌反应中，搅拌时间为20
‑
28h，搅拌转速为240
‑
280rpm；所述的分离纯化包括：将反应产物混合液抽滤，取沉淀并重新静置于甲醇溶液中，每隔10
‑
14h去除上清液并补充甲醇溶液，重...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑红艾，孙鑫，王德睿，蒋双燕，朱美琳，周垚，范棪堃，冒芮旻，于静涵，康建明，段剑平，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：