一种MOFs聚合物中空纤维复合膜及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111135733A(43)申请公布日2020.05.12(21)申请号202010030496.2B01D67/00(2006.01)(22)申请日2020.01.13C02F1/44(2006.01)(71)申请人北京赛诺膜技术有限公司地址100086北京市海淀区知春路1号学院国际大厦806室(72)发明人张景隆叶静梅林亚凯尤功何柳东徐大明(74)专利代理机构北京鼎佳达知识产权代理事务所(普通合伙)11348代理人侯蔚寰(51)Int.Cl.B01D71/76(2006.01)B01D71/40(2006.01)B01D71/34(2006.01)B01D69/08(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种MOFs聚合物中空纤维复合膜及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种MOFs聚合物中空纤维复合膜及其制备方法。本发明先采用热致相分离法制备高强度聚偏氟乙烯/聚丙烯酸超滤膜，也就是PVDF/PAA超滤膜，然后采用螯合辅助界面反应法在分离膜外表面原位生长超薄MOFs分离层。该制备方法在室温下即可进行，具有制备条件温和、易于放大的优点。所制备的复合膜用于染料分离，可以突破传统聚合物膜的TRADE-OFF效应，具有优异的截留率和高通量，有望进一步扩展MOFs聚合物中空纤维复合膜在水处理领域的应用前景。CN111135733ACN111135733A权利要求书1/2页1.一种MOFs聚合物中空纤维复合膜，其特征在于：所述的MOFs附着基体为聚合物膜。2.一种制备权利要求1所述的MOFs聚合物中空纤维复合膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）铸膜液的配置：将铸膜液母液加入不锈钢反应釜中，并在80-130℃高温下搅拌4-16h后形成均相溶液，然后将所得的均相溶液在80-130℃静置脱泡8-12h，铸膜液母液包含按重量百分比浓度为20-40wt.%的聚偏氟乙烯、0-10wt.%的聚丙烯酸和稀释剂；（2）芯液的配置：纺丝的芯液为去离子水、无水乙醇、无水丙醇、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、癸二酸二辛酯中的一种或多种；（3）纺丝成型：利用纺丝设备，将铸膜液通过喷丝头喷丝，并在芯液的作用下经过一定的空气程冷却为中空纤维初生膜；（4）萃取及干燥：将步骤（3）所得的中空纤维初生膜浸入萃取槽中，萃取其中的稀释剂，然后通过鼓风设备干燥；（5）浸入第一水相槽：将膜丝在牵丝装置的牵引下，浸入水相槽中1-10min，水相槽中含有一定浓度的金属配体/去离子水溶液,金属阳离子会通过静电作用与聚合物膜丝中的聚丙烯酸的羧基结合，再通过鼓风干燥设备去除膜丝表面残余水分；（6）浸入第二水相槽：通过牵丝装置，将膜丝浸入第二水相槽中1-30min，水相槽中为一定浓度的聚合物阳离子/去离子水溶液，阳离子聚合物通过静电作用吸引在聚合物膜丝表面，并通过电热鼓风干燥装置干燥60s,烘干膜丝表面多余水分；（7）浸入油相槽：将膜丝浸入有机配体油相槽中1-30min,有机配体与金属配体在界面处反应，原位生成MOFs粒子；（8）后处理：将所得的膜丝用无水乙醇清洗，并在室温下晾干备用。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中的聚偏氟乙烯浓度为25-35wt.%。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中的稀释剂为N-甲基吡咯烷酮、水杨酸甲酯、三乙酸甘油酯、γ-丁内酯、磷酸三乙酯、癸二酸二辛脂、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、辛醇、十二醇中的一种或多种。5.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（4）中的萃取剂为无水乙醇或无水丙醇。6.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（5）中的金属配体可以Zn2+、Cu2+、Al3+、Co2+等的盐溶液，浓度为0.02-0.2mol/L。7.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（6）中的聚合物阳离子为聚乙烯亚胺PEI、壳聚糖、聚L-赖氨酸PLL、和聚甲基丙烯酸-N，N-二甲基氨基乙酯PDMAEMA中的一种或几种，阳离子聚合物浓度为0.5-2.0wt.%,溶剂为去离子水。8.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（7）中的有机配体为2-甲基咪唑、吡啶、均苯三酸中的一种或几种，浓度为0.04-0.60mol/L，溶剂为正己烷、正辛醇、正庚烷、十二醇中的一种或几种。9.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤（1）中的稀释剂为N-甲基吡咯烷酮、水杨酸甲酯、三乙酸甘油酯、γ-丁内酯、磷酸三乙酯、癸二酸二辛脂、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、辛醇、十二醇中的一种或多种；所述的步骤（4）中的萃取剂为2