【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半透膜及其制备，具体涉及一种高稳定性能的混合基质膜、制备方法及应用。
技术介绍
1、当今全球面临的重要挑战之一是淡水资源短缺问题。为应对水资源的稀缺性，我们需要采取可持续的水资源管理方法，包括水的再利用和废水处理等措施。缓解水资源短缺问题的途径包括废水处理、合理定价农产品、改进水处理技术以及海水淡化等手段。实际上，海水淡化已成为全球应对淡水短缺的主要方法之一。然而，海水中含有大量的重金属离子，对人体健康有害，这些离子能与生物分子如蛋白质和酶发生强烈的相互作用，使其失去功能，并可能在人体器官中积累，引发慢性中毒。膜分离技术是近几十年来迅速发展的一种新型分离技术。相对于传统的分离方法，膜分离技术具有高效节能、高分离效率和无二次污染等优点，因此在水处理领域备受关注。在海水处理领域，膜分离技术已经成为海水淡化和脱盐的主要工具之一。
2、混合基质膜具有超高比表面积、超高孔隙率和高选择性等特点，十分契合水处理膜的性能需求。但是在海水中使用时容易发生降解，以及易被海水腐蚀。因此，如何在保持高脱盐性能的同时进一步提升混合基质膜的稳定性能已成为当今研究热点。
技术实现思路
1、针对混合基质膜的稳定性能较差的技术问题，本专利技术提供了一种高稳定性能的混合基质膜、制备方法及应用，该方法采用相转化法，以制备的uio-66与具有优异化学稳定性的醋酸纤维素为原料来制备支撑层膜，以此来提升混合基质膜的稳定性，在废水净化和海水淡化处理领域具有广阔的应用前景。
2、本专利技术是
3、一种高稳定性能的混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、s1：将金属有机框架粉末溶于有机溶剂a中，加入醋酸纤维素，搅拌后得到支撑层铸膜液；以支撑层铸膜液为涂料进行涂膜，随后置于去离子水中进行相转化，干燥后得到支撑层膜；
5、s2：将酰氯单体溶于有机溶剂b中，得到核层溶液；将胺类单体溶于去离子水中，得到壳层溶液；
6、s3：将核层溶液和壳层溶液作为涂料装入同轴静喷装置中，采用静电喷涂技术在支撑层膜表面进行静电喷涂，干燥后得到混合基质膜。
7、进一步地，步骤s1中采用的金属有机框架为uio-66；所述uio-66粉末的制备方法，包括以下步骤：
8、s1.1：将羧酸类有机配体和锆盐分别溶于有机溶剂c中，然后将两份溶液混合并加入抑制剂，得到金属有机框架混合溶液；
9、s1.2：对金属有机框架混合溶液进行水热反应，反应结束后离心烘干，得到uio-66粉末。
10、进一步地，步骤s1.1中，所述羧酸类有机配体为对苯二甲酸、氨基-对苯二甲酸、反丁烯二酸中的一种或多种组合；所述锆盐为四氯化锆；所述羧酸类有机配体与锆盐的摩尔比为1：1；所述有机溶剂c为n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合，添加量为15～30ml；所述抑制剂为乙酸，添加量为4～8ml。
11、进一步地，步骤s1.2中，所述水热反应的参数为：温度：100～150℃，反应时间：12～24h；所述离心的参数为：转速：7000～9000r/min，每次离心时间：5～8min，离心次数：不少于2次；所述烘干温度为60～90℃，烘干时间为10～16h。
12、进一步地，步骤s1中，所述有机溶剂a为n,n-二甲基甲酰胺、γ-戊内酯、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合；所述醋酸纤维素在支撑层铸膜液中的质量分数为9～18％；所述金属有机框架粉末在支撑层铸膜液中的质量分数为0.2～0.8％。
13、进一步地，步骤s1中，采用涂膜机进行涂膜，所述涂膜机的推进速度为5～15mm/s；所述相转化时间为12～16h；所述干燥条件为自然干燥，干燥时间为3～6h。
14、进一步地，步骤s2中，所述酰氯单体为1,3,5-苯三甲酰氯、5-氯代戊酰氯、间苯二甲酰氯、2，6-二氯-5-氟烟酰氯中的一种；所述有机溶剂b为正己烷、甲烷、丙烷、庚烷中的一种或多种组合；所述酰氯单体在核层溶液中的质量分数为0.1～0.5％；所述胺类单体为间苯二胺、1,1-二甲基乙二胺、1,2-二甲基乙二胺、对苯二胺中的一种；所述胺类单体在壳层溶液中的质量分数为1～5％。
15、进一步地，步骤s3中，所述同轴静喷装置包括装有核层溶液的核层注射器、装有壳层溶液的壳层注射器、用于连通核层注射器和壳层注射器的同轴针头，以及用于固定支撑层膜的接收装置；所述静电喷涂的工艺参数为：核层注射器的推进速度：1～2ml/h，壳层注射器的推进速度：1～2ml/h，喷涂电压：12～20kv，喷涂距离：10～20cm；喷涂时间：10～50min。
16、由以上任一项制备方法所制备出的高稳定性能的混合基质膜。
17、上述高稳定性能的混合基质膜的应用，其特征在于，用于废水净化和海水淡化处理。
18、本专利技术的有益效果如下：
19、1.本专利技术采用醋酸纤维素和uio-66来制备支撑层膜，所述醋酸纤维素在海水中使用不会发生降解，不易被海水腐蚀，在使用过程中具有很强的耐氯性和稳定性，而本专利技术通过水热反应合成的uio-66纳米材料为多孔金属纳米框架材料，具有优异的比表面积、水通量、孔隙率和机械稳定性，将两者用作混合基质膜的支撑层填料能够显著提升其稳定性能，延长其使用寿命。
20、2.本专利技术在支撑层膜上通过原位反应合成聚酰胺活性层，一方面，所述聚酰胺活性层利用支撑层膜为其提供稳定的结构支持，使得活性层能够在较高的压力下保持稳定，从而有利于提高膜的分离效率。另一方面，由于支撑层具有良好的耐氯性和稳定性，这可以防止活性层受到破坏，特别是在含有氯或其他氧化剂的环境下，有助于延长膜的使用寿命。另外，支撑层膜的高水通量可以减少对活性层的堵塞，从而维持其高效的工作性能。
21、3.本专利技术采用相转化—界面聚合联合法制备混合基质膜，该方法工艺简单，可控制聚酰胺活性层的厚度及孔隙结构，所制备的混合基质膜呈现出拇指状的非对称结构，具备卓越的过滤性能，可在环境保护、药物缓释、能源存储等广泛领域中应用。
22、4.本专利技术中的醋酸纤维素属于生物质材料，符合绿色化学理念，具备可再生性和环境友好性，与国家可持续发展战略相一致。此外，制备成本较低且易于大规模生产，具有广阔的应用前景。
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1.一种高稳定性能的混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中采用的金属有机框架为UiO-66；所述UiO-66粉末的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1.1中，所述羧酸类有机配体为对苯二甲酸、氨基-对苯二甲酸、反丁烯二酸中的一种或多种组合；所述锆盐为四氯化锆；所述羧酸类有机配体与锆盐的摩尔比为1：1；所述有机溶剂C为N,N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合，添加量为15～30mL；所述抑制剂为乙酸，添加量为4～8mL。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1.2中，所述水热反应的参数为：温度：100～150℃，反应时间：12～24h；所述离心的参数为：转速：7000～9000r/min，每次离心时间：5～8min，离心次数：不少于2次；所述烘干温度为60～90℃，烘干时间为10～16h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机溶剂A为N,N-二甲基甲酰胺、
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，采用涂膜机进行涂膜，所述涂膜机的推进速度为5～15mm/s；所述相转化时间为12～16h；所述干燥条件为自然干燥，干燥时间为3～6h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述酰氯单体为1,3,5-苯三甲酰氯、5-氯代戊酰氯、间苯二甲酰氯、2，6-二氯-5-氟烟酰氯中的一种；所述有机溶剂B为正己烷、甲烷、丙烷、庚烷中的一种或多种组合；所述酰氯单体在核层溶液中的质量分数为0.1～0.5％；所述胺类单体为间苯二胺、1,1-二甲基乙二胺、1,2-二甲基乙二胺、对苯二胺中的一种；所述胺类单体在壳层溶液中的质量分数为1～5％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述同轴静喷装置包括装有核层溶液的核层注射器、装有壳层溶液的壳层注射器、用于连通核层注射器和壳层注射器的同轴针头，以及用于固定支撑层膜的接收装置；所述静电喷涂的工艺参数为：核层注射器的推进速度：1～2mL/h，壳层注射器的推进速度：1～2mL/h，喷涂电压：12～20kV，喷涂距离：10～20cm；喷涂时间：10～50min。
9.由权利要求1～8中任一项制备方法所制备出的高稳定性能的混合基质膜。
10.权利要求9所述高稳定性能的混合基质膜的应用，其特征在于，用于废水净化和海水淡化处理。
...【技术特征摘要】
1.一种高稳定性能的混合基质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中采用的金属有机框架为uio-66；所述uio-66粉末的制备方法，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1.1中，所述羧酸类有机配体为对苯二甲酸、氨基-对苯二甲酸、反丁烯二酸中的一种或多种组合；所述锆盐为四氯化锆；所述羧酸类有机配体与锆盐的摩尔比为1：1；所述有机溶剂c为n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合，添加量为15～30ml；所述抑制剂为乙酸，添加量为4～8ml。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1.2中，所述水热反应的参数为：温度：100～150℃，反应时间：12～24h；所述离心的参数为：转速：7000～9000r/min，每次离心时间：5～8min，离心次数：不少于2次；所述烘干温度为60～90℃，烘干时间为10～16h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述有机溶剂a为n,n-二甲基甲酰胺、γ-戊内酯、n-甲基吡咯烷酮中的一种或多种组合；所述醋酸纤维素在支撑层铸膜液中的质量分数为9～18％；所述金属有机框架粉末在支撑层铸膜液中的质量分数为0.2～0.8％。
6.根据权利要...
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