【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及屬于新材料和大氣污染控制與治理,具體涉及一種zif-8/ptfe復合過濾膜的制備方法。
技術介紹
1、隨著工業化的加速，大氣污染問題愈發嚴重。pm顆粒物在大氣中可以長時間停留，且傳播距離較遠，可攜帶大量有毒有害物質以及細菌病毒等微生物，能通過呼吸道進入肺部，被吸收進人體中。這些顆粒物一旦進入人體，就可能對呼吸系統造成刺激和損傷，引起急性和慢性的呼吸系統疾病，如哮喘、慢性阻塞性肺病和肺癌等。特別是pm2.5及pm0.3，由于其粒徑小，能夠深入肺部甚至進入血液，增加了心血管疾病的風險，對兒童和老年人的健康影響尤為顯著。因此，開發有效的大氣污染控制技術，減少pm顆粒物的排放，對于保護人類健康和環境安全至關重要。
2、作為一種新型的多孔材料，金屬有機骨架材料(mof)在空氣過濾器中得到快速的發展。尤其是zif-8以其高比表面積和多孔結構而聞名，對pm和多種氣體展現出卓越的吸附性能。然而，zif-8在實際應用中存在一些限制，例如授權專利：cn115318254b公開了一種功能化mof@織物及其制備方法，通過重氮自由基共價接枝聚合法用于纖維素纖維材料表面改性后，再在纖維表面原位生長mof結構晶體涂層。因此原位生長技術通常用于在特定基底上直接合成材料。然而，這種方法可能需要復雜的合成步驟和精確的控制條件。授權專利：cn107159130b公開了一種金屬-有機骨架纖維膜的制備方法，通過靜電紡絲技術制備出具有特定形態和結構的材料，這有助于提高材料的比表面積和孔隙率，但可能在材料的均勻性和可大規模生產方面存在挑戰。zif-
技術實現思路
1、本專利技術提出了一種結合zif-8和ptfe的復合過濾膜制備方法，將zif-8以非共價鍵結合的形式，利用靜電粉末噴涂裝置，涂覆在未烘燥的ptfe泡沫層上，烘燥后形成zif-8半嵌入ptfe膜層結構。在制備過程中，ptfe充當粘結劑，與傳統的粘結材料相比，ptfe本身也具有過濾功能。這意味著ptfe膜層不僅起到粘結zif-8顆粒的作用，還能直接參與過濾過程，能最大程度保證復合濾料的低能耗及高過濾效率。這種制備方法能夠同時利用zif-8的吸附性能和ptfe的過濾性能，從而開發出一種新型的高效、穩定、長壽命的復合過濾膜，用于大氣污染的控制與治理。具體的制備方法包括如下步驟：
2、1.將裁剪好的非織造針刺氈樣品放入裝有甲醇溶液/水的燒杯中，交替轉移到超聲波恒溫清洗機中進行超聲清洗，以去除纖維表面雜質。
3、2.在60～80％ptfe乳液中添加5～10％發泡劑，5～10％的穩泡劑，5～20％增稠劑，攪拌500～1000r/min制備ptfe泡沫。
4、3.使用自動涂敷機度為調節厚度為0.1～3mm將ptfe泡沫涂覆在過濾基材上。
5、4.使用噴涂壓力范圍1～2kg/cm2的靜電噴涂機將zif-8粉末均勻涂覆在ptfe膜層上，形成zif-8/ptfe復合過濾膜結構。
6、5.將復合膜在真空環境下進行120～150℃加熱8～15min烘干定型處理，使mof材料半嵌入泡沫層，同時使ptfe泡沫膜層固化。
7、其中，所述步驟1中非織造針刺氈樣品可以是聚酰亞胺針刺氈、玻璃纖維針刺氈、聚苯硫醚針刺氈中的一種或幾種。
8、其中，所述步驟1中超聲清洗時超聲功率為300～500w，時間為5～10min，溫度為25℃～30℃。
9、其中，所述步驟2中一定量ptfe乳液為60～80％ptfe乳液，5～10％發泡劑，5～10％的穩泡劑，5～20％增稠劑高速攪拌制備而成。
10、其中，所述步驟2中攪拌速率為500～1000r/min。
11、其中所述步驟3中涂覆ptfe泡沫的厚度為0.1～3mm。
12、其中，所述步驟4中zif-8與ptfe乳液的質量比為1：100～20：100。
13、其中，所述步驟4中zif-8研磨粒徑范圍200～400目。
14、其中，所述步驟4中zif-8噴涂壓力范圍1～2kg/cm2。
15、其中，所述步驟5中真空干燥的溫度為120～150℃，加熱時間為8～15min。
16、本專利技術的有益效果：
17、本專利技術制備的zif-8/ptfe復合過濾膜與其它專利技術相比，直接通過靜電噴涂將zif-8涂覆在ptfe泡沫膜層上，將其制備過程簡化，降低成本。
18、本專利技術制備的zif-8/ptfe復合過濾膜與其它專利技術相比，ptfe在制備過程中充當粘結劑，通過非共價鍵的形式黏附zif-8，減少了其他非過濾功能性的粘結劑的使用，利用ptfe的過濾功效，能夠保證復合濾料的低能耗及高過濾效率。
19、本專利技術在非織造布針刺氈上噴涂zif-8晶體時，引入靜電粉末噴涂，與其它專利技術專利中涂覆法相比，電噴霧化環境可以使zif-8的涂覆更均勻，還可以通過調節氣壓大小控制zif-8的涂覆量。
20、本專利技術在在非織造布針刺氈上噴涂zif-8晶體時，使其半嵌入ptfe膜層中，與其它專利技術專利中使用粘結劑涂覆zif-8相比，沒有將zif-8與ptfe乳液共混涂覆，最大程度保留了zif-8的吸附位點，同時具備zif-8的吸附性能和ptfe膜層的過濾性能，使得復合膜在處理大氣污染方面更為高效。
21、本專利技術通過將zif-8粉體牢固嵌入ptfe泡沫膜層表面，增加了材料的接觸面積，提高了zif-8與ptfe泡沫層之間的結合強度。由于zif-8與ptfe泡沫層的牢固結合，復合膜的穩定性得到提升，預期可以延長其使用壽命。
22、本專利技術制備的zif-8/ptfe復合過濾膜對pm顆粒物的過濾效果好，解決了使用時mof復合過濾材料制備程序復雜、易脫落的問題，并且本專利技術工藝綠色環保、簡單高效，適合工業化連續生產。
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1.一種ZIF-8/PTFE復合過濾膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的ZIF-8/PTFE復合過濾膜的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述過濾基材為聚酰亞胺造針刺氈、玻璃纖維針刺氈、聚苯硫醚針刺氈過濾材料。
3.根據權利要求1所述的ZIF-8/PTFE復合過濾膜的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述ZIF-8粉末粒徑研磨為200～400目。
4.根據權利要求1所述的ZIF-8/PTFE復合過濾膜的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述ZIF-8與PTFE乳液質量比在1：100～20：100。
5.根據權利要求1所述的ZIF-8/PTFE復合過濾膜的制備方法，其特征在于，步驟S3中所述通過控制噴涂壓力范圍1～2kg/cm2，使ZIF-8材料半嵌入PTFE泡沫孔道，增大MOF材料表面活性位點，增強濾材吸附性。
6.一種根據權利要求1～5任一所述的制備方法得到的ZIF-8/PTFE復合過濾膜，其特征在于，將該ZIF-8/PTFE復合過濾膜具有較高的PM過濾效率。
【技術特征摘要】
1.一種zif-8/ptfe復合過濾膜的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的zif-8/ptfe復合過濾膜的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述過濾基材為聚酰亞胺造針刺氈、玻璃纖維針刺氈、聚苯硫醚針刺氈過濾材料。
3.根據權利要求1所述的zif-8/ptfe復合過濾膜的制備方法，其特征在于，步驟s2中所述zif-8粉末粒徑研磨為200～400目。
4.根據權利要求1所述的zif-8/ptfe復合過濾膜的制備方...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐志偉，時欣宇，邵瑞琪，李寬，石海婷，裴曉園，
申請(專利權)人：天津工業大學紹興柯橋研究院，
類型：發明
國別省市：
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