【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料和膜分离技术领城，具体涉及一种zifs界面原位组装复合膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着纳米技术的快速发展，合成的新型多孔纳米材料日渐丰富，功能愈发强大，应用也更具针对性。mofs材料种类繁多、结构独特、性能优良，通过物理或化学手段将mofs掺杂到聚合物中构建杂化复合膜是当前膜分离领域的研究热点。目前，mofs掺杂聚合物构建复合膜的方法多是通过聚合物膜基材和mofs的溶液共混，或在聚合物膜表面浸渍、涂旋mofs溶液，或将mofs掺杂在水相或油相中通过界面聚合等手段实施。但采用聚合物与mofs溶液共混制备复合膜的方法存在mofs在膜中的掺杂量不高、且被包埋在膜的内部。而采用聚合物先成膜，再通过膜表面浸渍、涂旋zifs溶液，或界面聚合制备mofs复合膜的方法存在工艺繁琐、调控手段差等问题。这些缺点都极大的制约了mofs杂化复合膜的推广应用。
技术实现思路
1、zifs是一累新型沸石咪唑酯骨架结构材料(zeolitic imidazolate frameworks，zifs)，本申请提供一种zifs界面原位组装复合膜及其制备方法与应用，以常规的聚合物膜材料为基材，在铸膜液中添加zifs的有机配体，在凝固浴中添加zifs的金属配体，通过在浸没沉淀相转化成膜过程中同步实现聚合物成膜和zifs在膜界面的原位生长构建复合膜，所制备的复合膜水通量大、抗污染性能好，在工业废水和市政污水处理领域具有广阔的应用前景。
2、一种zifs界面原位组装复合膜的制备方法
3、(1)分别制备铸膜液和凝固浴：
4、将聚合物膜材料、zifs的有机配体、添加剂溶解于有机溶剂中，得铸膜液；将zifs的金属配体溶解于水中，得凝固浴；
5、(2)将所述铸膜液均匀涂覆在洁净的基板上，形成一定厚度的铸膜液薄层，再将涂覆有铸膜液薄层的基板迅速放入所述凝固浴中，浸没一定时间；所述铸膜液薄层在凝固浴中通过相转化成膜，同时铸膜液薄层中的有机配体和凝固液中的金属配体在膜界面处通过配位反应形成zifs；
6、(3)将经步骤(2)处理后形成的薄膜从所述基板上剥离，去除薄膜上未反应原料后晾干即得。
7、步骤(1)中：
8、所述聚合物膜材料为常规聚合物膜材料，可选的，所述聚合物膜材料为聚砜、聚醚砜或聚偏氟乙烯。
9、可选的，所述基板为常规基板，优选为玻璃板。
10、可选的，所述zifs的有机配体为咪唑类配体；进一步地，所述咪唑类配体为2-甲基咪唑或2-氨基咪唑。
11、可选的，所述添加剂为聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮；进一步地，所述聚乙二醇为peg 2000；所述聚乙烯吡咯烷酮为pvp k30。
12、可选的，所述有机溶剂为n,n’-二甲基乙酰胺或n,n’-二甲基甲酰胺。
13、可选的，所述铸膜液中聚合物膜材料的质量百分比为15～25％，zifs的有机配体的质量百分比为3～5％，添加剂的质量百分比为2～5％，其余为有机溶剂。
14、可选的，所述zifs的金属配体为二价金属盐类；进一步地，所述zifs的金属配体为zn(no3)2或为zn(no3)2与co(no3)2的组合。
15、可选的，zifs的金属配体为zn(no3)2与co(no3)2的组合时，zn(no3)2与co(no3)2的摩尔比为1：1。
16、可选的，所述凝固浴中zifs的金属配体的质量百分比为0.1～0.4％。
17、步骤(2)中：
18、可选的，所述一定厚度为100～200μm；所述凝固浴的温度为20～45℃，进一步优选为25～35℃；所述一定时间为30～90min；进一步优选为55～65min。
19、将涂覆有铸膜液薄层的基板浸没于大量凝固浴中，可选的，所述凝固浴至少能全部浸没涂覆有铸膜液薄层的基板。
20、步骤(3)中：
21、可选的，去除薄膜上未反应原料的过程为：将薄膜浸没于纯净水中浸泡；在纯净水中浸泡时间为12～36小时，纯净水温度为20～45℃。
22、本申请还提供一种由所述制备方法制备得到的zifs界面原位组装复合膜。
23、可选的，所述zifs界面原位组装复合膜的初始纯水通量jw在600l m-2hr-1以上、截留率r在85％以上、纯水通量恢复率frr在65％以上。
24、进一步地，所述zifs界面原位组装复合膜的初始纯水通量jw在600l m-2hr-1～750l m-2hr-1、截留率r在85％～98％、纯水通量恢复率frr在65％～75％。
25、本申请还提供一种所述zifs界面原位组装复合膜作为超滤膜在水处理领域的应用。
26、本申请采用在铸膜液中添加zifs的有机配体，在凝固浴中添加zifs的金属配体，通过在浸没沉淀相转化成膜过程中同步实现聚合物成膜和zifs在膜界面的原位生长构建复合膜，制备过程及原理如图1所示；通过调节铸膜液的组成和凝固浴的组成和温度，尤其是铸膜液中zifs的有机配体的配比和凝固浴中zifs的金属配体的配比，可调控复合膜的结构和性能。
27、当调节铸膜液的组成、凝固浴的组成及温度、铸膜液中zifs的有机配体的配比和凝固浴中zifs的金属配体的配比采用如下组合时，膜的结构和性能均达到较佳的结果：
28、所述铸膜液中zifs的有机配体为2-甲基咪唑或2-氨基咪唑；所述zifs的金属配体为zn(no3)2或为zn(no3)2与co(no3)2的组合；铸膜液中zifs的有机配体的质量百分比为4.5～5％；凝固浴中zifs的金属配体的质量百分比为0.15～0.2％；凝固浴的温度为30～35℃；在凝固浴中的成膜时间为55～65min。
29、与现有技术相比，本申请至少具有如下特色和有益效果之一：
30、(1)复合膜制备方法新颖、工艺简便、易于放大。
31、(2)复合膜的结构和性能调控手段简便、高效。
32、(3)本申请制备的zifs界面原位组装复合膜的水通量大、抗污染性能好，本申请的zifs界面原位组装复合膜的初始纯水通量jw在600l m-2hr-1～750l m-2hr-1、截留率r在85％～98％、纯水通量恢复率frr在65％～75％。在工业废水和市政污水处理领域应用前景广阔。
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1.一种ZIFs界面原位组装复合膜的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：所述ZIFs的金属配体为二价金属盐类；所述凝固浴中ZIFs的金属配体的质量比为0.1～0.4％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ZIFs的有机配体为2-甲基咪唑或2-氨基咪唑；所述ZIFs的金属配体为Zn(NO3)2或为Zn(NO3)2与Co(NO3)2的组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物膜材料为聚砜、聚醚砜或聚偏氟乙烯。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：去除薄膜上未反应原料的过程为：将薄膜浸没于纯净水中浸泡；在纯净水中浸泡时间为12～36小时，纯净水温度为20～45℃。
8.一种由权利要求1～7任一项权利要求所述制备方法制备得到的ZIFs界面原位组装复合膜。
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10.如权利要求8所述ZIFs界面原位组装复合膜作为超滤膜在水处理领域的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种zifs界面原位组装复合膜的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：所述zifs的金属配体为二价金属盐类；所述凝固浴中zifs的金属配体的质量比为0.1～0.4％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述zifs的有机配体为2-甲基咪唑或2-氨基咪唑；所述zifs的金属配体为zn(no3)2或为zn(no3)2与co(no3)2的组合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物膜材料为聚砜、聚醚砜或聚偏氟乙烯。
6.根据权利要求1...
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