【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于膜分离，具体涉及一种通过后修饰构建zif-8@pss膜的方法与应用。
技术介绍
1、锂作为一种新的能源和战略资源，其需求量不断增加，从盐湖卤水和海水中提取锂被认为是当下和未来获取锂资源的重要途径。传统的锂提取方法需要消耗大量的能源和化学品，同时产生的废弃物对环境会造成很大的污染。开发高效锂离子提取技术，不仅可以降低锂的成本，促进电动汽车和能源储存等领域的发展，而且对于实现可持续发展目标具有重要意义。
2、膜分离是一种利用物理手段进行分子/离子分离的方法，可以在分子尺度范围内实现不同组分的精确分离。因具有操作过程简单、分离无相变、无化学添加剂、更加节能等优势而得到了广泛的研究，被认为是最有前景的分离提取锂技术之一。但在盐湖卤水和海水中，锂离子通常与其离子尺寸相似的碱金属离子、碱土金属离子混合在一起，这对传统宽通道尺寸分布的分离膜提出了巨大的挑战。因此，开发具有优异结构的新型锂离子分离膜具有重大意义。
3、金属有机框架化合物(mofs)是一种新颖的纳米孔结晶材料，是由金属离子或簇以强的配位键连接有机配体构成，mofs具有高比表面积，高孔隙率和孔道结构规则、孔径精确可调等优点。其中zif-8具有直径为0.34nm的孔窗和1.16nm的孔腔，此孔道结构十分类似于生物体天然离子通道的结构，作为离子分离膜材料具有广阔的应用前景。
4、zif-8材料独自成膜十分困难，需借助基底构建成纯相zif-8膜分离层。有机基底的材料便宜、易加工和可提供柔性支撑的特性使其在实际应用中具有更高的经济效益和更宽
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术选用微孔聚丙烯膜为柔性支撑，在支撑膜表面构建连续、致密、稳定的zif-8膜层，再通过后修饰方法对zif-8膜层进行修饰，在膜表面引入磺酸基团，制得具有优异锂离子渗透速率和选择性且柔韧性好的分离膜。首先使用多巴胺辅助聚乙烯亚胺共沉积技术在膜层表面引入羟基、胺基官能团来改变膜表面惰性状态，使其在构建zif-8膜的时候可络合锌离子，提供zif-8的异相成核位点，从而可加强zif-8膜层与微孔聚丙烯膜基底的结合力，提高zif-8膜层的稳定性。其次通过后修饰方法在zif-8膜层表面引入磺酸基团来改善zif-8膜层的表面亲水性和对锂离子渗透速率和选择性。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种通过后修饰构建的zif-8@pss膜的方法，以微孔聚丙烯膜(mppm)作为基底，在膜层表面先通过多巴胺辅助聚乙烯亚胺共沉积技术引入可与zn2+络合的功能位点，再通过溶剂热方法在膜层表面构建连续、均匀的zif-8膜层，最后通过浸渍法在zif-8膜层表面引入对金属离子表现出不同亲和力的磺酸基团。
4、所述通过后修饰构建zif-8@pss膜的方法，溶剂热方法在膜层表面构建zif-8膜层：将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢加入六水合硝酸锌与甲酸钠的甲醇溶液中，超声分散后，将其转入反应釜中，将共沉积技术处理后的膜取出转移至反应釜底部，膜mppm@pda-pei修饰面朝上，45-90℃反应12-36h，优选，在60℃条件下反应12h。
5、所述通过后修饰构建的zif-8@pss膜的方法，六水合硝酸锌、2-甲基咪唑、甲酸钠的摩尔比为1:2:1-2；优选，六水合硝酸锌和甲酸钠的摩尔比为1:1.2～1:1.4。
6、所述通过后修饰构建zif-8@pss膜的方法，将zif-8膜浸入聚(4-苯乙烯磺酸钠)(pss)中振荡修饰1-4h引入磺酸基团，pss溶液的浓度为1-4g/l。
7、所述通过后修饰构建zif-8@pss膜的方法，具体包括以下几个步骤：
8、(1)将微孔聚丙烯膜裁剪成直径为28mm的圆形，用乙醇清洗膜层表面的污渍，干燥后称重备用；
9、(2)配制ph＝8.5±0.2的tris-hcl缓冲溶液，后加入盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺；将步骤(1)中的微孔聚丙烯膜浸入上述溶液恒温振荡反应3-15h，用去离子水反复清洗，干燥后称重备用；优选，在25℃条件下恒温震荡反应12h；盐酸多巴胺和聚乙烯亚胺的浓度为1.5-2.5g/l，优选，两者浓度均为2g/l；
10、(3)将步骤(2)中制得的膜浸入浓度为0.05-0.15m的六水合硝酸锌甲醇溶液中，浸泡时间为0.5-1.5h；优选，在浓度为0.1m的溶液中浸泡1h；
11、(4)将六水合硝酸锌和甲酸钠溶于甲醇中记为溶液a，将2-甲基咪唑溶液溶于甲醇中记为溶液b；将b溶液缓慢倒入a溶液中；将混合溶液和步骤(3)中的膜转移入聚四氟乙烯反应釜中，加热反应，将反应后的膜取出，用甲醇清洗后于室温下干燥；
12、(5)将pss溶解于tirs-hcl缓冲液中，将步骤(4)中的zif-8膜浸入上述溶液中振荡修饰，用去离子水清洗表面未反应的pss，干燥备用。
13、所述通过后修饰构建zif-8@pss膜的方法，步骤(3)，六水合硝酸锌甲醇溶液的浓度为0.05-0.15m，浸泡时间为0.5-1.5h；优选，在浓度为0.1m的溶液中浸泡1h。
14、上述方法制备的zif-8@pss膜及其应用。
15、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
16、(1)本专利技术使用多巴胺辅助聚乙烯亚胺共沉积技术在膜层表面引入羟基、胺基官能团来改变膜表面惰性状态，使其在构建zif-8膜的时候可络合锌离子，提供zif-8的异相成核位点，从而可加强zif-8膜层与微孔聚丙烯膜基底的结合力，提高zif-8膜层的稳定性。
17、(2)本专利技术可以通过调节前驱体溶液中六水合硝酸锌和甲酸钠的摩尔浓度比来控制zif-8膜层的厚度。
18、(3)本专利技术制备的zif-8@pss膜改变了zif-8膜层表面的荷电状态，引入的磺酸基团将原先膜层在ph＝3-10的宽范围内的荷正电状态改变为荷负电状态。
19、(4)本专利技术所制备的zif-8@pss膜因为磺酸基团的引入使其膜层的亲疏水性发生了变化，zif-8膜的表面水接触角为52.3°，通过后修饰构建的zif-8@pss膜的表面水接触角则降低至35.1°表现出更为优异的亲水性。
20、(5)修饰前的zif-8对其li+/na+、li+/mg2+的选择性分别为1.67和7.59，li+渗透速率为0.151molm-2h-1。通过后修饰方法构建的zif-8@pss膜对li+/na+的选择性为2.48，对li+/mg2+的选择性为11.62，其li+渗透速率则可达0.2247molm-2h-1，相比于zif-8膜的li+渗透速率的0.151mol m-2h-1提高了48.8％。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种通过后修饰构建ZIF-8@PSS膜的方法，其特征在于，通过多巴胺辅助聚乙烯亚胺共沉积技术在膜表面引入可与Zn2+络合的功能位点，再通过溶剂热方法在膜表面构建连续、均匀的ZIF-8膜层，最后通过浸渍法在ZIF-8膜层表面引入对金属离子具有不同亲和力的磺酸基团。
2.根据权利要求1所述通过后修饰构建的ZIF-8@PSS膜的方法，其特征在于，溶剂热方法在膜层表面构建ZIF-8膜层：将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢加入六水合硝酸锌与甲酸钠的甲醇溶液中，超声分散后，将其转入反应釜中，将共沉积技术处理后的膜取出转移至反应釜底部，膜MPPM@PDA-PEI修饰面朝上，45-90℃反应12-36h。
3.根据权利要求2所述通过后修饰构建的ZIF-8@PSS膜的方法，其特征在于，六水合硝酸锌、2-甲基咪唑、甲酸钠的摩尔比为1:2:1-2。
4.根据权利要求1所述通过后修饰构建的ZIF-8@PSS膜的方法，其特征在于，将ZIF-8膜浸入PSS中振荡修饰1-4h，PSS溶液的浓度为1-4g/L。
5.根据权利要求1所述通过后修饰构建的ZIF-8@PS
6.权利要求1-5所述方法制备的ZIF-8@PSS膜在膜分离提取锂中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种通过后修饰构建zif-8@pss膜的方法，其特征在于，通过多巴胺辅助聚乙烯亚胺共沉积技术在膜表面引入可与zn2+络合的功能位点，再通过溶剂热方法在膜表面构建连续、均匀的zif-8膜层，最后通过浸渍法在zif-8膜层表面引入对金属离子具有不同亲和力的磺酸基团。
2.根据权利要求1所述通过后修饰构建的zif-8@pss膜的方法，其特征在于，溶剂热方法在膜层表面构建zif-8膜层：将2-甲基咪唑的甲醇溶液缓慢加入六水合硝酸锌与甲酸钠的甲醇溶液中，超声分散后，将其转入反应釜中，将共沉积技术处理后的膜取出转移至反应釜底部，膜mppm@pda-pei修...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。