【技術實現步驟摘要】
本申請涉及納濾膜分離，特別是涉及一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法及其應用。
技術介紹
1、傳統的納濾膜多為聚酰胺膜，通過使用有機相跟水相進行界面聚合的方式在支撐基質上構建聚酰胺功能層來合成分離膜層，難以控制定制分離性能，并且耐氯性較差。更重要的是，聚合物納濾膜具有致密選擇層，在滲透性和排斥性之間面臨著難以克服的權衡，由于其表面電荷性單一，比表面積小，表面疏水層度高，在廢水的深度處理中，仍面臨著對微污染物去除效果不佳等挑戰。
2、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚醚砜等高分子聚合膜擁有卓越的耐化學性能、熱穩定性和抗氧化性能作為一種成膜的理想材料之一；然而傳統的聚偏氟乙烯膜的制備往往添加聚乙烯吡咯烷酮(pvp)或者聚乙二醇(peg)等制孔劑來制造疏松多孔膜層，通常只能達到超濾膜截留大分子的范疇，且膜表面疏水性較高，在污水深度處理過程中容易造成膜污染，極大限制了其使用。
3、金屬有機框架(mofs)具有較大的比表面積、孔道豐富、孔徑可調且易于后改性等優點，通常作為膜改性的選擇之一。然而，目前常見的mofs膜多為單一電荷膜，在對于不同荷電的污染物的處理中不能兼具良好攔截效果，且陽離子性的mofs膜通常面臨易污染的難題。因此，迫切需要開發一種雙重電荷性質且抗污染的納濾膜，用于制藥廢水、城市污水分離等領域。
4、本專利技術旨在專利技術一種利用二維mofs的雙面神膜，解決單面膜在選擇性上的缺點，提升膜的抗污染，實現選擇性和滲透性的雙贏。
技術實現思路
1、解
2、本申請需要解決的技術問題是傳統聚酰胺膜在滲透性和排斥性之間面臨著難以克服的權衡，難以控制定制分離性能，并且耐氯性較差，且電荷性單一，無法對陰離子小分子和陽離子小分子同步截留，比表面積小，表面疏水層度高，在廢水的深度處理中，仍面臨著對微污染物去除效果不佳等挑戰；傳統的高分子聚合物膜只能對大分子進行攔截，膜表面疏水性較高，在污水深度處理過程中容易造成膜污染，無法有效去處小分子等問題，基于現有技術的不足，本申請提供一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法及其應用，對不同電荷小分子新污染物具有高攔截率，同時具有高通量，打破滲透性和選擇性之間的權衡效應。
3、技術方案：
4、一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，具體包括以下步驟：
5、s1、層狀雙金屬氫氧化物ldh的制備：按摩爾份數配比將8～12份二價金屬鹽和三價金屬鹽4～6份溶解于100份的去離子水中制得溶液，再稱取40～60份的尿素溶解于上述溶液，轉移至不銹鋼特氟龍內襯的高壓釜中，80～150℃下水熱反應12～36h，所得的ldh粉末用去離子水和乙醇各清洗3次，然后真空干燥過夜；
6、s2、二維陰/陽離子金屬有機框架mofs制備；按摩爾份數配比將10～20份s1中真空干燥過夜后的ldh粉末溶解于60份的n,n-二甲基甲酰胺dmf溶液中，超聲30min后再加入20～40份的陰/陽離子官能團有機配體，繼續超聲30min后轉移至不銹鋼特氟龍內襯的高壓釜中，120～250℃下水熱反應24～48h，冷卻后用dmf和乙醇各清洗3次，然后真空干燥過夜即得陰/陽離子mofs；
7、s3:陰離子mofs膜的制備；按質量份數配比稱取5～15份的有機高分子聚合物于三口燒瓶中，加入50～100份的dmf溶液，在50～70℃下攪拌12～24h，加入陰離子mofs繼續充分攪拌6～12h，靜置6～12h后在真空脫泡2～6h得鑄膜液，隨后將鑄膜液涂覆于無紡布上，利用刮刀刮涂膜層厚度200～400μm，在空氣中靜置30～60s，轉至去離子水浴中充分完成相轉化，每隔12h更換一次去離子水。
8、s4:雙面神膜的制備；按質量份數配比稱取5～15份的有機高分子聚合物于三口燒瓶中，加入50～100份的dmf溶液，在50～70℃下攪拌12～24h，加入陽離子mofs繼續充分攪拌6～12h，靜置6～12h后在真空脫泡2～6h得鑄膜液，將鑄膜液涂覆于上述s3中陰離子mofs膜的背面，利用刮刀刮涂膜層厚度200～400μm，在空氣中靜置30～60s，轉至去離子水浴中充分完成相轉化，每隔12h更換一次去離子水。
9、作為本申請的一種優選技術方案：所述的s3和s4中，在去離子水浴中充分完成相轉化時，控制水浴溫度為20℃，且相轉化時間為2天。
10、作為本申請的一種優選技術方案：所述s3或s4中陰/陽離子mofs與有機高分子聚合物的質量比值為10～100％。
11、作為本申請的一種優選技術方案：所述二維mofs的雙面神膜的厚度為400～800μm。
12、作為本申請的一種優選技術方案：所述陰/陽離子官能團有機配體中陰離子官能團有機配體為對苯二甲酸、均苯三甲酸、2，5-二羥基對苯二甲酸中的一種或幾種；陽離子官能團有機配體為2-氨基對苯二甲酸、2-甲基咪唑、苯并咪唑中的一種或幾種。
13、作為本申請的一種優選技術方案：所述二價金屬鹽為硝酸鈷co(no3)2·6h2o、硝酸鋅zn(no3)2·6h2o、硝酸鎳ni(no3)2·6h2o、硝酸鎂mg(no3)2·6h2o中的一種或幾種；三價金屬鹽為硝酸鐵fe(no3)3·9h2o和/或硝酸鋁al(no3)3·9h2o一種或幾種，三價金屬鹽與二價金屬鹽摩爾比為1:2。
14、作為本申請的一種優選技術方案：所述s3、s4中的有機高分子聚合物為聚偏氟乙烯pvdf或聚醚砜pes。
15、作為本申請的一種優選技術方案：所述單側膜厚度控制在300μm。
16、一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法制得的雙面神膜在重金屬/抗生素絡合體系中的破絡分離中的應用，雙面神膜采用陰膜面朝向重金屬/抗生素絡合體系中。
17、作為本申請的一種優選技術方案：所述重金屬/抗生素絡合體系的濃度為200～500μg/l，鹽水中離子濃度為0.5～1mm。
18、本申請的技術原理是：本專利技術提供的一種利用ldh轉化而成的二維金屬有機框架，而后構筑成雙面神膜。其中在ldh轉化的過程中通過調控不同有機配體合成出帶有不同電荷性質的金屬有機框架，并通過相轉換法涂覆成的雙面膜具有不同的電荷性質，不同的電荷性質意味著在處理含有不同電荷性質新污染物時能夠由較高的攔截率，對于陰陽離子起到同步截留的作用，并且本專利技術采用的陰膜面進料液的方式，由于其負電荷性質，在面對污水中的負電荷大分子污染物時具有電荷排斥的效果，有效緩解陽膜在污染溶液中的膜污染問題，提升膜的抗污染性能，實現選擇性和滲透性的雙贏。
19、有益效果：
20、本申請所述一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法及其應用采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
21、1、本專利技術利用的二維mofs雙面神膜打破了傳統聚酰胺膜的滲透性和排斥性的權衡關系，具有較高的水通量和新污染物選擇性。
22、2、本專利技術利用的二維mofs雙面神本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于：所述的S3和S4中，在去離子水浴中充分完成相轉化時，控制水浴溫度為20℃，且相轉化時間為2天。
3.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于：所述S3或S4中陰/陽離子MOFs與有機高分子聚合物的質量比值為10～100％。
4.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于：所述二維MOFs的雙面神膜的厚度為400～800μm。
5.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于，所述陰/陽離子官能團有機配體中陰離子官能團有機配體為對苯二甲酸、均苯三甲酸、2，5-二羥基對苯二甲酸中的一種或幾種；陽離子官能團有機配體為2-氨基對苯二甲酸、2-甲基咪唑、苯并咪唑中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于：所述二價金屬鹽為硝酸鈷
7.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于，所述S3、S4中的有機高分子聚合物為聚偏氟乙烯PVDF或聚醚砜PES。
8.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于，所述單側膜厚度控制在300μm。
9.一種權利要求1-8任一基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法制得的雙面神膜在重金屬/抗生素絡合體系中的破絡分離中的應用，其特征在于：雙面神膜采用陰膜面朝向重金屬/抗生素絡合體系中。
10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于：所述重金屬/抗生素絡合體系的濃度為200～500μg/L，鹽水中離子濃度為0.5～1mM。
...【技術特征摘要】
1.一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于：所述的s3和s4中，在去離子水浴中充分完成相轉化時，控制水浴溫度為20℃，且相轉化時間為2天。
3.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于：所述s3或s4中陰/陽離子mofs與有機高分子聚合物的質量比值為10～100％。
4.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于：所述二維mofs的雙面神膜的厚度為400～800μm。
5.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備方法，其特征在于，所述陰/陽離子官能團有機配體中陰離子官能團有機配體為對苯二甲酸、均苯三甲酸、2，5-二羥基對苯二甲酸中的一種或幾種；陽離子官能團有機配體為2-氨基對苯二甲酸、2-甲基咪唑、苯并咪唑中的一種或幾種。
6.根據權利要求1所述的一種基于二維金屬有機框架的雙面神膜制備...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尹中龍，胡澤彬，楊維本，陳羽凡，郭福悅，
申請(專利權)人：南京師范大學，
類型：發明
國別省市：
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