基于金属有机框架MIL-100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于MIL

【技术实现步骤摘要】
基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高分子混合基质超滤膜及其制备方法，特别是涉及一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]在诸多的污水资源化技术中，膜分离技术是最好的选择之一。在工业水处理领域，很多废污水的水温较高，由于目前常规超滤膜产品只能在45℃以下运行，需要对废污水通过不同手段降温后处理，势必会造成能耗的损失，同时造成废污水处理成本的提高。因此，急需研发一种制备耐高温中空纤维超滤膜及其制备方法，以满足高温废污水处理的需要。
[0003]混合基质膜，是将有机和无机成分化学交联或微观混合形成的膜，又称“有机
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无机杂化膜”，因兼具无机膜的耐腐蚀、耐热性和有机膜的高分离性和韧性等优点，成为了研究膜材料改性的热点之一。金属有机框架(Metal
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Organic Frameworks，MOFs) 是一种具有无限网络结构的多孔材料；相比于传统的无机多孔材料，MOFs材料拥有沸石、活性炭、碳纳米管等无机多孔材料无可比拟的优良性能，其微孔孔容要比上述多孔材料高出几倍，且具有孔道可变、化学结构稳定等特点；这些优良的特性使得MOFs材料在气体存储、水体污染物吸附分离、气体催化等方面具有巨大的应用前景。同时，作为一种新型的有机无机杂化材料，金属有机框架结构中的有机配体有助于提高MOFs粒子与聚合物基质间的亲和力，是理想的混合基质膜分散相。因此，如将适宜的MOFs材料与聚合物膜材料共混制备混合基质超滤膜，有望在获得高水通量、截留率的同时，也使超滤膜产品具有耐高温和抗污染性能及高的机械强度，这为混合基质超滤膜的研究开发及应用推广提供了新的思路。
[0004]目前，国内外有研究人员通过对高分子基膜进行处理，制备耐高温分离膜。专利技术专利ZL201810614366.6通过交联法对中空纤维基膜引入纳米颗粒使之具有耐温性能；专利技术专利CN 113426308 A通过使用多孔PP材质作为管式膜的支撑基材，通过相转化法在PP基材管内壁涂覆制备了PASS超薄过滤致密层从而制备出一种具有较好耐酸碱、耐高温性能的高通量 PASS/PP管式超滤膜；专利技术专利ZL202011401689.0在聚丙烯基膜进行接枝改性使之上下两面各涂有一层改性膜，制备了耐高温改性滤膜；这些专利技术提高了分离膜的耐温性能，但制备工艺较为复杂。采用金属有机框架MIL
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100（Fe）共混法改善中空纤维超滤膜的结构，简化成膜工艺，提高混合基质超滤膜的耐温性能、机械性能和渗透性能、分离性能的研究，国内外尚未见文献报道；另外，制备耐高温中空纤维混合基质超滤膜并实现产业化，国内至今没有看到类似的耐高温中空纤维超滤膜产品的生产，国内外也尚未见相关文献报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜，本专利技术的另一个目的是提供该耐高温聚砜类中空纤维超滤膜的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜，是由以下质量百分比的物质组成的：聚砜类膜材料12.0%～25.0%(w/w)、致孔剂10.0%～18.0%(w/w)、表面活性剂0.1%～2.0%(w/w)、金属有机框架MIL
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100（Fe） 0.1%～3.0%(w/w)、溶剂52.0%～77.8%(w/w)。
[0007]所述的聚砜类膜材料为国产聚合物膜材料聚砜、聚醚砜的一种或两种，含量为12.0%～25.0%(w/w)；所述的致孔剂为聚乙二醇400、聚乙烯吡咯烷酮的一种，含量为10.0%～18.0%(w/w)；所述的表面活性剂为非离子表面活性剂，如聚山梨酯（吐温）、脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦等的一种，含量为0.1%～2.0%(w/w)；所述的金属有机框架MIL
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100（Fe）为一种粒度较小、八面体结构的纳米材料，含量为0.1%～3.0%(w/w)；所述的溶剂为N,N
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二甲基乙酰胺（DMAc）、N,N
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二甲基甲酰胺（DMF）、N
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甲基吡咯烷酮（NMP）的一种或两种混合，含量为52.0%～77.8%(w/w)。
[0008]一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜的制备方法，包括以下步骤：（1）将一定量的溶剂、致孔剂、表面活性剂按照一定的比例、顺序分别加入到溶解罐中，常温下搅拌均匀；然后再将一定比例的金属有机框架MIL
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100（Fe）加入到溶解罐中，在30～90℃温度下搅拌1～3小时至分散均匀；（2）将一定量的聚砜类膜材料加入到溶解罐中，在30～90℃温度下搅拌溶解6～12小时至完全溶解，配制成初始铸膜液；然后，将得到的铸膜液在一定的温度下静止放置8～24小时使其完全脱泡，即得到耐高温聚砜类中空纤维超滤膜铸膜液；（3）采用传统的相转化法纺丝工艺，控制铸膜液流速5.0～25.0mL/min，铸膜液温度为30～70℃，凝固浴温度为15～30℃，空气间高度为0～15cm，中空纤维超滤膜凝固时间为0.5～3.0分钟，制备出耐高温聚砜类中空纤维超滤膜；（4）将所制备的中空纤维超滤膜放入去离子水中浸泡、冲洗16～24小时，以洗净添加剂；然后放到浓度为50%的甘油溶液中处理24～48小时，即制备出基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜。
[0009]所述的凝固浴为5.0%～15.0%(w/w)的N,N
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二甲基乙酰胺水溶液。
[0010]本专利技术提供了一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜及其制备方法，将MIL
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100（Fe）引入到聚砜类膜材料中制备混合基质超滤膜，并赋予混合基质超滤膜良好的耐高温性能，这是本专利技术的创新之处。为了检验所制备的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜的耐温性能，本专利技术对所制备超滤膜的进行了测试。结果表明，将所制备的基于MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜置于100℃去离子水中处理60mins后，其纯水渗透系数为319.32L/m2
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hr
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0.1MPa，牛血清蛋白（67000MW）截留率为94.93%，与处理前相比变化不大，说明其耐高温性能好。
[0011]本专利技术和已有技术相比，具有如下有益的效果：（1）本专利技术所提供的金属有机框架MIL
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100（Fe）共混改性所制备的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜与传统聚砜和聚醚砜超滤膜相比，其耐高温性能和抗污染性得到了很大的
改善。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜，其特征在于，由以下质量百分比的物质制备而成：聚砜类膜材料12.0～25.0%致孔剂10.0～18.0%表面活性剂0.1～2.0%金属有机框架MIL
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100（Fe）0.1～3.0%其余为溶剂。2.根据权利要求1所述的一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜，其特征在于：其采用传统的相转化法即干
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湿法制备。3.根据权利要求1所述的一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜，其特征在于：所述的聚砜类膜材料为聚醚砜、聚砜材料的一种；所述的致孔剂为聚乙二醇400、聚乙烯吡咯烷酮的一种；所述的表面活性剂为非离子表面活性剂，如吐温
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80。4.根据权利要求1所述的一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高温聚砜类中空纤维超滤膜，其特征在于：所述的溶剂为N,N
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二甲基乙酰胺、N,N
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二甲基甲酰胺、N
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甲基吡咯烷酮的一种或两种。5.一种基于金属有机框架MIL
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100（Fe）的耐高...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛玲玲，董玉曾，李慧，刘付洪，王红雨，
申请(专利权)人：济南市水处理设备厂有限公司，
类型：发明
国别省市：