一种中间修饰层改善Zr基MOF膜制备的方法及其正渗透应用技术

一种中间修饰层改善Zr基MOF膜制备的方法及其正渗透应用，其属于环境膜分离技术领域。引入纳米复合二氧化钛中间层，改善了支撑层的表面性质，为界面聚合提供良好的生长条件，同时引入新型多孔纳米材料MOF

【技术实现步骤摘要】
一种中间修饰层改善Zr基MOF膜制备的方法及其正渗透应用


[0001]本专利技术涉及陶瓷基TFN正渗透膜制备技术，提出二氧化钛中间层修饰陶瓷基底，引入新型材料MOF
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801、UiO
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66制备无缺陷陶瓷基TFN正渗透膜的方法，同时为具有γ
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Al2O3修饰层的纯UiO
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66膜开发新的正渗透领域的应用，属于环境膜分离


技术介绍

[0002]膜分离技术因具有低能耗、高效率、环境友好等优势而受到极为广泛的关注，在解决环境和能源问题方面具有重要的应用前景。而正渗透技术因其具有低成本、低污染和高水回收率等优势受到了广泛关注。
[0003]作为正渗透技术（FO）的核心正渗透膜，而正渗透膜作为正渗透技术的核心，目前主要以TFC膜（薄膜复合膜）为主，膜渗透性与选择性权衡和载体的长期稳定性问题也是目前正渗透技术面临的一些挑战。目前文献报道的正渗透膜以有机载体为主，与有机载体相比，无机载体具有机械强度高，热稳定性和化学稳定性强等优点，但传统陶瓷载体费用较高。通过采用工业固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法，其特征在于，步骤如下：S1.莫来石陶瓷载体的制备将聚醚砜及添加剂聚乙烯吡咯烷酮溶于N
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甲基吡咯烷酮中，聚醚砜：聚乙烯吡咯烷酮：N
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甲基吡咯烷酮=1:0.1
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0.2:4
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6，球磨使其完全溶解，制备成聚合物浆料； 然后将用料比为0.85:1的粉煤灰和铝矾土加入到聚合物浆料中得到固含量为40
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55 wt%的铸模浆料，连续球磨48 h以上确保分散均匀；铸膜浆料先抽真空2 h去除残余气泡，然后将其倒入浆料罐，内芯液为去离子水，施加氮气压力，从喷丝头挤出的纤维湿膜经过15
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30 cm 的空气间隙浸入外凝固浴去离子水中，经过24 h胶凝固化成中空纤维膜生坯；在1200
‑
1400
°
C下烧结，得莫来石陶瓷载体；S2.二氧化钛中间层的制备将孔径为400
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700 nm的莫来石陶瓷载体，放入乙醇溶液中洗涤30
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60 min，然后用去离子水冲洗干净放入烘箱中干燥；在陶瓷中空纤维基底上制备无机过渡层：首先配制浓度为10
‑ꢀ
20wt%的二氧化钛悬浮液，利用浸渍提拉工艺在陶瓷中空纤维基底外表面均匀涂覆；在上述过程中，控制浸渍时间为5~10 s，控制提拉速度为0.5~1.5 cm/s，浸渍后将载体放置于恒温湿度干燥箱内干燥12 h以上；烧结气氛为空气的高温炉中在500 ~ 900
°
C的温度下焙烧10 ~12 h，在陶瓷中空纤维基底上制备得到厚度为3.0 ~ 5.0
ꢀµ
m的二氧化钛过渡层；S3. MOF
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801粉体的合成将富马酸和ZrOCl2·
8H2O溶解在N
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N二甲基甲酰胺和甲酸的混合溶剂中，通过电磁搅拌器搅拌10~30 min至溶解，在100
°
C~150
°
C下反应24 h；反应结束后，将反应后的溶液在转速为6000~10000 rpm 条件下离心5~10 min，得到白色沉淀；将白色沉淀用N
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N二甲基甲酰胺洗涤48~72 h，再用无水甲醇交换48~72 h；最后将白色沉淀物置于真空干燥箱中100~180
°
C条件下活化24 h~48 h，得到MOF
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801；所述富马酸：ZrOCl2·
8H2O的摩尔比为1:1
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5，混合溶剂中N
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N二甲基甲酰胺与甲酸的体积比为10
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2：1S4.陶瓷基TFN正渗透膜的合成将浓度为0.02~0.1wt%的MOF
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801放入浓度为0.1~0.4wt%的均苯三甲酰氯溶液中超声30~60 min，然后配制浓度为2~5wt%的间苯二胺溶液；先将二氧化钛中间层修饰好的陶瓷基底放入间苯二胺溶液中3~10 min，然后在室温下干燥5~10 min，再在均苯三甲酰氯溶液中反应1~3 min，最后将样品放入60~90
°
C烘箱中5~10 min进一步反应，制备得到陶瓷基TFN正渗透膜。2.根据权利要求1所述二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法制备得到的TFN正渗透膜的应用，其特征在于：所述TFN正渗透膜应用于海水淡化的过程中。3.根据权利要求1所述二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法制备得到的TFN正渗透膜的应用，其特征在于：所述TFN正渗透膜应用于有机溶剂正渗透中。4.根据权利要求3所述二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法制备得到的TFN正渗透膜的应用，其特征在于：所述有机溶剂分子的动力学直径小于等于聚酰胺膜的直径或MOF
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801粉体的直径。5.根据权利要求3所述二氧化钛中间层修饰陶瓷基TFN正渗透膜的方法制备得到的TFN正渗透膜的应用，其特征在于：所述有机溶剂为乙醇、甲醇。
6.UiO
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66掺杂的陶瓷基TFN正渗透膜的方法，其特征在于，步骤如下：S1.莫来石陶瓷载体的制备将聚醚砜及添加剂聚乙烯吡咯烷酮溶于N
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甲基吡咯烷酮中，聚醚砜：聚乙烯吡咯烷酮：N
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甲基吡咯烷酮=1:0.1
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0.2:4
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6，球磨使其完全溶解，制备成聚合物浆料； 然后将用料比为0.85:1的粉煤灰和铝矾土加入到聚合物浆料中得到固含量为40
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55 wt%的铸模浆料，连续球磨48 h以上确保分散均匀；铸膜浆料先抽真空2 h去除残余气泡，然后将其倒入浆料罐，内芯液为去离子水，施加氮气压力，从喷丝头挤出的纤维湿膜经过15
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30 cm 的空气间隙浸入外凝固浴去离子水中，经过24 h胶凝固化成中空纤维膜生坯；在1200
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1400
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【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，杨文涛，董应超，赵志育，孙阔，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：