【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于膜材料制備，具體涉及一種mof-303混合基質(zhì)膜的應(yīng)用及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、乙醇、異丙醇、正丁醇是石油化工領(lǐng)域常見(jiàn)的產(chǎn)品。目前在實(shí)際的生產(chǎn)和分離過(guò)程中常與水以一定比例互溶，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)其混合物的高效脫水具有重要意義。由于以上三種醇類與水沸點(diǎn)相近，易形成共沸物，通過(guò)傳統(tǒng)的分離方法難以分離且能耗較大。滲透汽化技術(shù)因?yàn)椴皇軞庖浩胶庀拗魄夷芎妮^低引起了人們的廣泛關(guān)注。有機(jī)硅材料由于其高比表面積、可調(diào)的孔徑、良好的水熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的耐化學(xué)性等優(yōu)點(diǎn)，在滲透汽化脫水領(lǐng)域已經(jīng)有廣泛的研究。btesa由于其較大的孔徑和良好的親水性，在醇/水分離中展現(xiàn)出令人滿意滲透通量，但選擇性相對(duì)較低。而mof-303膜材料由于其高吸水性(303k時(shí)高達(dá)500cm3?g-1)引起了人們的關(guān)注。
2、mof-303具有xhh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)hpdc配體連接的無(wú)限棒狀al(oh)(-coo)2簇構(gòu)建而成。在團(tuán)簇中，八面體配位的al(iii)離子被四個(gè)橋接的羧基和兩個(gè)羥基結(jié)合在一起。mof-303具有三維框架，沿著軸線具有一維(1d)菱形通道(約0.6nm的開(kāi)放空間)，簇和配體賦予1d通道親水性位點(diǎn)，這有利于水分子的快速傳輸。此外，mof-303的高孔體積和親水性骨架也為水分子的優(yōu)先吸附提供了有利條件。
3、因此，如何將mof-303摻入橋聯(lián)有機(jī)硅膜溶膠中并制備出無(wú)缺陷的分離層，利用mof-303的高吸水性在不降低橋聯(lián)有機(jī)硅膜高通量的情況下提高其選擇性是目前亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路p>
1、本專利技術(shù)的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用。
2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用。其包括如下步驟：
3、將硅源前驅(qū)體均勻溶解在乙醇溶劑中，再以一定比例加入水和鹽酸的混合物，水浴加熱反應(yīng)一段時(shí)間，得到有機(jī)硅溶膠，有機(jī)硅溶膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt％～2.5wt％。
4、將制備好的mof-303粉末，按一定比例加入有機(jī)硅溶膠中，通過(guò)超聲使其混合均勻得到分離層溶膠。
5、將制備好的將制備好的分離層溶膠通過(guò)熱涂法擦涂在陶瓷撐體上，并在空氣氛圍中煅燒一段時(shí)間得到mof-303/混合基質(zhì)膜。
6、作為本專利技術(shù)所述的一種mof-303混合基質(zhì)膜的應(yīng)用及其制備方法的一種優(yōu)選方案，其中：硅源前驅(qū)體為1,2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙炔。
7、作為本專利技術(shù)所述的一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用的一種優(yōu)選方案，其中：硅源前驅(qū)體：h2o：hcl的摩爾比為1：60-240：0.2，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為2-4h。
8、作為本專利技術(shù)所述的一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用的一種優(yōu)選方案，其中：mof-303的合成方法為水熱合成法，具體制備方法為：
9、將alcl3·6h2o和h3pdc·h2o和h2o按摩爾比1：1：2300的比例溶配置成溶液1。
10、將一定量的尿素溶解在水中，并攪拌均勻。取一定量的尿素水溶液加入溶液1中得到溶液2，使alcl3·6h2o：h3pdc·h2o：尿素：h2o的摩爾比為1：1：2.4：2300。
11、將溶液2在反應(yīng)釜中110℃加熱反應(yīng)16小時(shí)得到mof-303。通過(guò)真空過(guò)濾洗滌收集mof-303-尿素粉末，然后在100℃下干燥過(guò)夜得到mof-303粉末。
12、作為本專利技術(shù)所述的一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用的一種優(yōu)選方案，其中：mof-303粉末在摻雜前需在150℃下活化2-4h。
13、作為本專利技術(shù)所述的一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用的一種優(yōu)選方案，其中：mof-303/有機(jī)硅溶膠混合溶膠中，mof-303與有機(jī)硅溶膠的質(zhì)量比為0～0.1。
14、作為本專利技術(shù)所述的一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用的一種優(yōu)選方案，其中：分離層的煅燒溫度為100-400℃，煅燒時(shí)間為20-40min，分離層涂覆濃度為0.25wt％，重復(fù)2-3次。
15、作為本專利技術(shù)所述的一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用的一種優(yōu)選方案，其中：所用撐體為α-al2o3陶瓷支撐體，平均孔徑為1～2nm。
16、作為本專利技術(shù)所述的一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的制備方法及應(yīng)用的一種優(yōu)選方案，其中：分離體系涵蓋乙醇/水、異丙醇/水、正丁醇/水，操作溫度為50～80℃。
17、本專利技術(shù)的有益效果為：
18、本專利技術(shù)選取了具有剛性乙炔橋的btesa前驅(qū)體作為硅源，由于其剛性橋聯(lián)基團(tuán)使得btesa有機(jī)硅膜具有較大的孔徑，從而對(duì)醇/水體系展現(xiàn)出良好的滲透通量，但也由于其這種疏松的孔徑結(jié)構(gòu)使得選擇性較低。為了提高btesa膜的選擇性，本專利技術(shù)引入了具有高吸水率的mof-303材料，mof-303材料具有豐富的-coo-和-oh基團(tuán)，為水分子提供了眾多吸附位點(diǎn)。此外，mof-303具有三維框架，沿著軸線具有一維(1d)菱形通道(約0.6nm的開(kāi)放空間)，簇和配體賦予1d通道親水性位點(diǎn)，為水分子的快速傳輸提供了條件。通過(guò)在btesa有機(jī)硅溶膠中摻入mof-303，在不改變?cè)械挠袡C(jī)硅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為水分子的傳輸提供了額外的位點(diǎn)和通道，從而提高膜的分離選擇性。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于：
2.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于所用硅源前驅(qū)體為1,2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙炔，所用硅源前驅(qū)體相對(duì)于有機(jī)硅溶膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt％～2.5wt％。
3.如權(quán)利要求1和2所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于有機(jī)硅前驅(qū)體：水：鹽酸的摩爾比為1：60～240：0.2，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為2-4h。
4.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于其制備方法為水熱合成法：
5.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于所述MOF-303粉末與有機(jī)硅溶膠的質(zhì)量比為0～0.1。
6.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于MOF-303粉末在用于加入有機(jī)硅溶膠前需在150℃下活化2-4h。
7.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方
8.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于所用撐體為α-Al2O3陶瓷支撐體，平均孔徑為1～2nm。
9.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于MOF-303/混合基質(zhì)膜的煅燒溫度為100℃～400℃，煅燒時(shí)間為20～40min，重復(fù)2-3次。
10.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/MOF-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于所述MOF-303/混合基質(zhì)膜用于醇/水的分離，分離體系涵蓋乙醇/水、異丙醇/水、正丁醇/水，操作溫度為50～80℃。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于：
2.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于所用硅源前驅(qū)體為1,2-二(三乙氧基甲硅烷基)乙炔，所用硅源前驅(qū)體相對(duì)于有機(jī)硅溶膠的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1wt％～2.5wt％。
3.如權(quán)利要求1和2所述有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于有機(jī)硅前驅(qū)體：水：鹽酸的摩爾比為1：60～240：0.2，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為2-4h。
4.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于其制備方法為水熱合成法：
5.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，其特征在于所述mof-303粉末與有機(jī)硅溶膠的質(zhì)量比為0～0.1。
6.如權(quán)利要求1所述有機(jī)硅/mof-303混合基質(zhì)膜的的制備方法及應(yīng)用，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李綱，張明輝，唐宇虹，宋鋒，姬學(xué)剛，季彥竹，鐘璟，郭猛，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)石油化工股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
還沒(méi)有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。