【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及膜，具体涉及一种金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、膜分离技术是潜在的绿色分离技术，是利用膜的高效选择性透过来实现料液不同组分的分离、纯化和浓缩的一门新兴技术，具有耗能低、无二次污染、操作简单、分离高效等特点。但在膜分离的过程中，同时也面临着选择性和渗透性之间的权衡，如何在不使截留率下降的前提下提升膜的通量是该领域亟需解决的核心问题之一。其中，纳滤凭借其优于超滤膜的分离性能与远低于反渗透膜的操作能耗，引起了各研究机构和膜材料生产企业的极大关注和研究兴趣。纳滤膜孔径在0.5-2nm之间，表面带电荷。能根据离子大小或电价高低对离子进行分离，膜上的静电作用可以截留二价和多价盐，允许单价盐通过，能截留分子量在150-2000da之间的小分子有机物和高价盐离子。
2、纳米复合膜(tfn)是指将纳米材料复合入聚合物基质中而形成的膜。纳米颗粒在聚合物基质中可以起到重要作用，如多孔纳米颗粒可以提供丰富的传质通道提升复合膜的渗透通量，纳米颗粒本身的介孔结构同时起到筛分作用，此外还可以提高复合膜的化学和机械稳定性等。由此可见，结合聚合物和无机材料的性质优势，有望获得兼具高截留率和高通量且结构稳定的高性能复合膜。然而，在传统tfn膜的制备过程中，往往存在纳米颗粒与分离层材料之间相容性差，以及纳米颗粒在聚合物基质中团聚导致产生非选择性空隙等问题，严重制约了tfn膜理想的分离性能的实现。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提供一
2、本专利技术的目的在于提供一种金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜的制备方法，包括如下步骤：
3、(1)将多孔支撑膜先浸泡在多酚溶液中一段时间后，加入亚铁盐水溶液，震荡共沉积一段时间，然后热处理继续反应一段时间，得到具有mpn诱导层的膜；
4、(2)将具有mpn诱导层的膜浸入到含有锌盐和2-甲基咪唑的混合溶液中一段时间，取出清洗，得到zif-8原位生长的zif-8膜；
5、(3)将zif-8膜浸入在单宁酸水溶液里一段时间进行刻蚀，取出清洗，得到单宁酸刻蚀后的zif-8膜；
6、(4)将单宁酸刻蚀后的zif-8膜浸泡在多酚溶液和亚铁盐水溶液的混合溶液中，震荡共沉积一段时间，然后热处理，清洗，得到金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜。
7、在本专利技术的一种实施方式中，所述的多孔支撑膜为聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜、聚丙烯腈超滤膜、水解聚丙烯腈超滤膜、醋酸纤维素超滤膜中的一种；进一步优选聚丙烯腈超滤膜，且多孔支撑膜为去离子水清洗过的多孔支撑膜。
8、在本专利技术的一种实施方式中，所述的多酚为单宁酸、多巴胺、植酸、没食子酸中的一种或几种；优选单宁酸。
9、在本专利技术的一种实施方式中，所述的亚铁盐为氯化亚铁、四水合氯化亚铁、硫酸亚铁、溴化亚铁中的一种或几种；优选四水合氯化亚铁。
10、在本专利技术的一种实施方式中，所述的锌盐为硝酸锌或其水合物，氯化锌或其水合物。
11、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中，所述多酚溶液浸泡时间为0～60min，且不为0，优选5min。
12、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)和(4)中，所述震荡沉积时间为15～150min，反应温度为10～60℃，热处理温度为30～80℃，继续反应时间为0～60min。进一步地，共沉积时间均优选为30min，反应温度均优选为25℃，热处理温度为70℃，继续反应时间为10min。
13、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)和(4)中，所述多酚水溶液浓度为0.8～80mg/ml，亚铁盐水溶液浓度为4.9～98mg/ml，多酚与亚铁盐的摩尔比为1:1～1:100。进一步地，多酚水溶液浓度优选为8mg/ml，亚铁盐水溶液浓度优选为9.8mg/ml，多酚与亚铁盐的摩尔比优选为1:10。
14、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(1)中，所述多酚水溶液是将多酚溶于超纯水中获得，所述亚铁盐水溶液是将亚铁盐溶于超纯水中获得。
15、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中，所述硝酸锌水溶液浓度为0.1～1mol/l，2-甲基咪唑水溶液浓度为0.1～20mol/l，硝酸锌与2-甲基咪唑的摩尔比为1:1～1:20，反应时间为0～180min且不为0。进一步地，硝酸锌水溶液浓度优选为0.4mol/l，2-甲基咪唑水溶液浓度优选为1.6mol/l，硝酸锌与2-甲基咪唑的摩尔比优选为1:4，反应时间优选为3min以上。
16、在本专利技术的一种实施方式中，步骤(3)中，所述刻蚀步骤中单宁酸水溶液浓度为0.8～80mg/ml，刻蚀时间为0～60min。进一步地，单宁酸水溶液浓度优选为8mg/ml，刻蚀时间优选为40min以上。
17、在本专利技术的一种实施方式中，金属多酚网络是由多酚与金属离子配位组装所形成的三维网络，能在一分钟内完成构建，其形成的金属多酚配位键具有强配位性，结构多样性，水解稳定性，ph依赖性等特点。由于多酚中存在的邻苯二酚结构能够通过共价/非共价的相互作用力使其黏附在各种材料表面，因此金属多酚网络可以很好地黏附在纳米颗粒表面，并将其包裹起来，可以消除纳米颗粒与聚合物基质之间产生非选择性缺陷。多酚中的酚羟基与金属离子有相互作用，可诱导zif-8原位生长，抑制zif-8纳米颗粒团聚，控制粒径及粒径分布。此外，多酚中的单宁酸也可以对zif-8进行表面亲水改性，并使zif-8被刻蚀成中空结构，使其负载在膜上后，增强纳米复合膜的纳滤性能，zif-8内部的空腔可使溶液优先流过，同时其传质阻力小，可缩短扩散距离，增加通量。
18、本专利技术基于上述方法制备提供一种金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜。
19、本专利技术还提供上述金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜在纳滤分离中的应用。
20、本专利技术还提供上述金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜在基于纳滤技术的海水淡化领域中的应用。
21、本专利技术的有益效果在于：
22、(1)通过在mpn诱导层上原位生长zif-8，抑制zif-8纳米颗粒团聚，避免由此产生的非选择性孔隙；同时该表面诱导原位生长方法可有效控制粒径及粒径分布，使zif-8纳米颗粒均匀分布在金属多酚网络基质中，提高zif-8纳米颗粒的利用率。
23、(2)通过采用ta对zif-8层进行表面亲水改性的同时将zif-8刻蚀成中空结构，在利用zif-8壳层纳米级孔道作为筛分通道的同时，利用zif-8内部的空腔有效缩短传质路径，降低溶液跨膜传质阻力，从而显著提升纳米复合膜的渗透通量。
24、(3)步骤(3)和步骤(4)中的ta同时可以作为zif-8层与mpn选择性分离层的粘合剂，有效增强zif-8与mpn的相互作用，使其不产生非选择性空隙，保证了纳米复合分离层的结构致密性和结构稳定性。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜，其特征在于，所述的多孔支撑膜为聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜、聚丙烯腈超滤膜、水解聚丙烯腈超滤膜、醋酸纤维素超滤膜中的一种；所述的多酚为单宁酸、多巴胺、植酸、没食子酸中的一种或几种；所述的亚铁盐为氯化亚铁、四水合氯化亚铁、硫酸亚铁、溴化亚铁中的一种或几种。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中多酚溶液浸泡时间为0～60min，且不为0。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)、(4)中沉积时间为15～150min，反应温度为10～60℃，热处理温度为30～80℃，继续反应时间为0～60min。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)、(4)中多酚水溶液浓度为0.8～80mg/mL，亚铁盐水溶液浓度为4.9～98mg/mL，多酚与亚铁盐的摩尔比为1:1～1:100。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(2)中硝酸锌水溶液浓度为0.
7.如权利要求1-6任一项所述方法，其特征在于，步骤(3)中单宁酸水溶液浓度为0.8～80mg/mL，刻蚀时间为0～60min。
8.权利要求1-7任一项所述方法制备得到的一种金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜。
9.权利要求8所述的金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜在纳滤分离中的应用。
10.权利要求8所述的金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜在海水淡化中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种金属多酚网络/沸石咪唑酯骨架材料纳米复合膜，其特征在于，所述的多孔支撑膜为聚砜超滤膜、聚醚砜超滤膜、聚丙烯腈超滤膜、水解聚丙烯腈超滤膜、醋酸纤维素超滤膜中的一种；所述的多酚为单宁酸、多巴胺、植酸、没食子酸中的一种或几种；所述的亚铁盐为氯化亚铁、四水合氯化亚铁、硫酸亚铁、溴化亚铁中的一种或几种。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)中多酚溶液浸泡时间为0～60min，且不为0。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)、(4)中沉积时间为15～150min，反应温度为10～60℃，热处理温度为30～80℃，继续反应时间为0～60min。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤(1)、(4)中多酚水溶...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕嫣，黄海燕，刘天西，陈雪敏，王娇娇，刘颖，钱泽宇，王文旭，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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