[发明专利]一种制备层层自主装法制备新型聚电解质/金属有机框架化合物混合基质纳滤膜方法

说明书

一种制备层层自主装法制备新型聚电解质金属有机框架化合物混合基质纳滤膜方法，它涉及一种膜的制备方法。本发明要解决商纳滤膜在实际应用过程中高截留率下通量较低的问题。本发明方法：一、用NaOH溶液、HCl溶液依次处理聚丙烯腈基膜，并用去离子水清洗、浸泡；二、然后置于聚阳离子溶液中组装，水洗；三、再置于聚阴离子溶液中组装，水洗；四、重复步骤二、三若干次；五、加热交联。本发明采用自组装技术制备纳滤膜，具有选择层厚度、电荷可调的特点；通过引入水溶性金属有机框架化合物封端的聚电解质制造水通道，以制备高性能复合纳滤膜。

技术领域

本发明涉及一种膜的制备方法。

背景技术

纳滤过程起始于80年代中后期，是一种新型的压力驱动的无相变的物理分离过程。纳滤膜的孔径大于超滤膜的孔径而小于反渗透膜的孔径，因而在纳滤膜刚问世的时候被称为疏松反渗透膜。纳滤膜的特点在于其对于二价和多价离子具有较高的截留率，其截留分子量介于200-1000 g∙mol^-1，在而对单价离子截留率则相对较低。尽管膜分离过程起源于水的处理，随着膜分离技术的发展，其应用领域已经不仅仅局限于水处理方面，纳滤过程被应用于染料等活性物质的除盐和浓缩、水中少量有机物的去除、分子量不同的有机物的物料分离、纯化等诸多工业领域。我国纳滤膜研究的主要问题是达到相同的截留性能时，国内制备的纳滤膜的单位压力的水通量比较低，至今国内所应用的纳滤膜尚依赖国外进口。

近年来，由聚合物基体和特殊填料（一般为无机颗粒）构筑的混合基质膜（MixedMatrix Membranes：MMMs）的出现为制备高性能纳滤膜提供了新契机。混合基质膜性能除与选择材料的本体性能紧密相关之外，还与膜中无机填料的分散性以及有机/无机两相的相容性密切相关。在关于MMMs膜的已报道文献中，无机填料大多是石墨烯、沸石分子筛等纳米颗粒。作为一种新兴的、具有广泛应用的纳米颗粒，金属有机框架化合物（MOFs）是由过渡族金属离子和有机配体通过配位键结合而成的具有柔性骨架的多孔材料。与其他纳米颗粒不同，MOFs结构中含有丰富的纳米级孔结构，从而体现出超高的比表面积，在制备高性能分离膜方面体现出显著的优势。根据Hagen-Poiseuille公式，膜通量正比于膜选择层的孔隙率；引入具有超高的比表面积及可控的孔结构的MOFs材料可增加膜的孔隙率，从而提供有效提供高效的溶剂通道，大幅度增加分离膜的通量。

纳滤膜制备方法有多种，其中层层自组装技术是近年来发展的制备纳滤膜的热点技术。层层自组装技术是依靠不同聚合物电解质之间的静电作用作为驱动力组装成膜，所制备纳滤膜具有选择层厚度可控、电荷可控等特点。

发明内容

本发明目的是为了解决现有商用纳滤膜高截留率下渗透通量低的特点，制备高截留率、高通量复合纳滤膜。

本发明一种制备层层自主装法制备新型聚电解质/金属有机框架化合物混合基质纳滤膜方法，按以下步骤实现：

步骤一、聚丙烯腈基膜依次用NaOH溶液、HCl溶液处理，再用去离子水清洗；

步骤二、然后置于聚阳离子水溶液中组装，再用去离子水反复清洗；

步骤三、然后置于聚阴离子水溶液中组装，再用去离子水反复清洗；

步骤四、依次重复步骤二、步骤三的操作若干次；

步骤五、然后用交联剂加热交联处理，即得到纳滤膜；

其中，步骤三中聚阴离子溶液是由聚阴离子电解质和UiO-66封端聚电解质配制的。

进一步地限定，步骤三中聚阴离子浓度为（0.05wt.%~5wt.%），UiO-66封端聚电解质浓度为（0.01wt.%~1wt.%）。

进一步地限定步骤二中聚阳离子浓度为（0.05wt.%~5wt.%）。

进一步地限定步骤一中NaOH浓度为（1wt.%~10wt.%），处理时间0.5~6h。