【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种金属有机框架/聚合物混合基质膜的制备方法及分离应用，属于混合基质膜制备技术、分离领域技术，属于膜分离，特别涉及渗透汽化分离领域。
技术介绍
1、生物质燃料作为一种化石能源的可替代资源，通过生物发酵生产的乙醇，可用于缓解化石燃料过度消耗带来的能源危机。相关研究估计，从全球的废弃农作物和农作物秸秆中生产的乙醇，可实现取代全世界32％的汽油消耗量。而通过渗透汽化膜分离技术，可以持续有效地从发酵液中提取发酵产物。然而，膜材料的选择及其制备方法决定着分离过程能达到的分离效果。
2、沸石咪唑框架-8(zeolitic imidazolate framework 8，沸石咪唑框架-8)是通过将过渡金属阳离子如zn和咪唑酸盐阴离子连接到与许多沸石结构相似的四面体框架而创建的一种金属有机框架，具有高比表面积和孔隙率，以及良好的热稳定性和化学稳定性；但沸石咪唑框架-8存在相对较低的力学强度，易受机械应力和水分影响导致结构破坏等的问题。聚醚嵌段酰胺(polyether block amide,聚醚嵌段酰胺)是一种由聚醚和聚酰胺嵌段制备的热塑性嵌段共聚物，聚醚段提供良好的组分透过性，聚酰胺段提供良好的机械支撑强度。聚醚嵌段酰胺具有无需交联、成膜简单、对有机物亲和力较高的优点，可针对不同分离目标的混合物制备性能优异的分离膜。
3、因此，针对于沸石咪唑框架-8在水和水溶液环境下，易发生晶体结构不稳定的现象，本专利技术报告了一种通过液-液界面诱导沸石咪唑框架在聚醚嵌段酰胺基质中重新排布的方法，该成膜方法可有效避免沸石
4、本专利技术通过液-液界面相转化过程中的精确调控，进一步阐明聚醚嵌段酰胺基质与纳米粒子在相转化过程中的协同作用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于一种沸石咪唑框架/聚醚嵌段酰胺混合基质膜的制备及发酵液分离应用。此方法改善当前混合基质膜在渗透汽化优先透醇过程中，纳米粒子易损失、稳定周期较短的局限性，制备的混合基质膜具有良好使用稳定性的同时，具有高通量及较高的分离因子。
2、鉴于此，本专利技术提供一种界面诱导粒子定向分布的混合基质膜制备方法、分离方法，能够解决相关技术中存在的技术问题。
3、具体而言，包括以下的技术方案：
4、本专利技术提供了一种界面诱导纳米粒子分布制备混合基质膜的方法，所述混合基质膜的制备方法包括以下步骤：
5、(1)称取一定质量的沸石咪唑框架-8加入混合溶剂中，超声使其均匀分散于溶剂，随后加入聚醚嵌段酰胺，水浴加热，形成质地均匀的铸膜液；超声除泡后，放至鼓风干燥箱中过夜，以彻底除去气泡；
6、(2)取适量去离子水于培养皿中，使用移液枪移取步骤(1)的铸膜液并快速滴加于水面上，在水面上成沸石咪唑框架/聚醚嵌段酰胺膜，将基膜从沸石咪唑框架/聚醚嵌段酰胺膜上表面与沸石咪唑框架/聚醚嵌段酰胺膜进行黏附、提拉脱离水面；
7、(3)步骤(2)制备的混合基质膜在鼓风干燥箱中干燥过夜，随后将混合基质膜进行热处理，形成表面均匀、结构致密、粒子定向分布的混合基质膜。
8、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，在步骤(1)中，所述的聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺2533/3533/1074/1657中的任意一种。例如：聚醚嵌段酰胺2533。
9、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，步骤(1)铸膜液中，所述的聚醚嵌段酰胺浓度为1-11wt.％，例如：1wt.％，3wt.％，5wt.％，7wt.％，9wt.％，11wt.％。
10、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，步骤(1)铸膜液中，沸石咪唑框架-8占聚醚嵌段酰胺质量的质量百分数为0-50wt.％，例如沸石咪唑框架-8的质量分数为0wt.％，10wt.％，20wt.％，30wt.％，40wt.％，50wt.％。示例性的，沸石咪唑框架-8的质量分数为20wt.％。
11、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，步骤(2)中，所述的混合溶剂为质量比为1：0-0：1的正丁醇与异丙醇的混合溶剂，例如：正丁醇与异丙醇质量比为1：0；1：3；1：2；1：1；2：1；3：1；0：1。示例性的，正丁醇与异丙醇质量比为2：1。
12、上述混合溶剂既可避免过度的溶剂-非溶剂交换，致使成膜形成孔状缺陷，也可促进铸膜液在水面的铺展。在液面成膜过程中，沸石咪唑框架-8与水接触，强疏水的特性促进沸石咪唑框架-8在聚醚嵌段酰胺基质中，从均匀分布状态转变为向远离水面一侧定向分布，并结合采用自空气中从沸石咪唑框架/聚醚嵌段酰胺膜上方进行黏贴提拉，进而实现混合基质膜在测试过程中避免沸石咪唑框架-8与料液直接接触，减少料液冲刷造成粒子损失以及沸石咪唑框架-8晶体结构的破坏。
13、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，步骤(2)中，去离子水的温度为0-20℃，例如：0℃，5℃，10℃，15℃，20℃，一种示例温度为10℃。水面成膜的时间为1-5min，例如1min，2min，3min，4min，5min。所述的水相温度以及液面成膜时间的调控，有助于抑制液-液界面成膜过程中油相(沸石咪唑框架-8/聚醚嵌段酰胺膜液)与水相(去离子水)过度的相转化过程，从而避免孔状缺陷的生成。
14、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，步骤(2)中，铸膜液的用量每176.6cm2面积的水面对应100-1000μl，例如为100μl，200μl，300μl，400μl，500μl，1000μl。所述的铸膜液用量，可避免膜液在水面难以扩散或迅速发生相转化过程，导致成膜缺陷。
15、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，步骤(2)中，所选取的基膜为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯中的一种。例如：聚四氟乙烯。
16、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，在步骤(3)中，将液面成膜法制备的混合基质膜放入40℃鼓风干燥箱中干燥，低温下，溶剂得以挥发，且较低的干燥温度避免聚醚嵌段酰胺链段过度收缩，以避免聚醚嵌段酰胺基质与沸石咪唑框架-8之间界面间隙的形成。随后对混合基质膜进行热处理，促进聚醚嵌段酰胺分子链段紧密排列，从而形成致密连续的混合基质膜。
17、本专利技术所述的混合基质膜及混合基质膜的制备方法中，步骤(3)中，混合基质膜的热处理温度为60-100℃，例如60℃，70℃，80℃，90℃，100℃。一种示例性温度为80℃。
18、本专利技术的有益效果是：本专利技术所制备的混合基质膜在用于分离醇/水体系，具有高通量和较好的选择性。通过沸石咪唑框架-8与水接触，强疏水的特性促进沸石咪唑框架-8在聚醚嵌段酰胺基质中，从均匀分布状态转变为远离水面一侧的定向分布，以避免料液的直接接触与过度冲刷，从而保证粒子的晶体结构与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种界面诱导纳米粒子分布制备混合基质膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺2533/3533/1074/1657中的任意一种。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)铸膜液中，所述的聚醚嵌段酰胺浓度为1-11wt.％。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)铸膜液中，沸石咪唑框架-8占聚醚嵌段酰胺质量的质量百分数为0-50wt.％。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的混合溶剂为质量比为1：0-0：1的正丁醇与异丙醇的混合溶剂。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，去离子水的温度为0-20℃；水面成膜的时间为1-5min；步骤(2)中，铸膜液的用量每176.6cm2面积的水面对应100-1000μL。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，将液面成膜法制备的混合基质膜放入40℃鼓风干燥箱中干燥，低温下，溶剂得以挥发；步骤(3
8.按照权利要求1-7任一项所述的方法制备的混合基质膜。
9.按照权利要求1-7任一项所述的方法制备的混合基质膜的应用，作为渗透汽化膜。
10.按照权利要求9的应用，用于醇/水体系的分离。
...【技术特征摘要】
1.一种界面诱导纳米粒子分布制备混合基质膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述的聚醚嵌段酰胺为聚醚嵌段酰胺2533/3533/1074/1657中的任意一种。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)铸膜液中，所述的聚醚嵌段酰胺浓度为1-11wt.％。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)铸膜液中，沸石咪唑框架-8占聚醚嵌段酰胺质量的质量百分数为0-50wt.％。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的混合溶剂为质量比为1：0-0：1的正丁醇与异丙醇的混合溶剂。
【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，蔡鹏，宋丹阳，张鼐，张荣杰，王乃鑫，安全福，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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