[发明专利]一种新型金属有机骨架ZIF-300膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种新型金属有机骨架ZIF‑300膜的制备方法。该膜采用片式陶瓷膜为支撑体，通过浸渍‑提拉的方法在支撑体表面制备一层晶种层，然后再通过二次生长反应制备出连续、完整无缺陷的金属有机骨架ZIF‑300膜。所制备的新型金属有机骨架ZIF‑300膜可用于有机染料、重金属离子的截留、气体分离等研究领域。本发明所制备的新型金属有机骨架ZIF‑300膜不仅在水处理领域、气体分离领域表现出了良好的应用前景，而且制作工艺简单，易于工业放大制备。

技术领域

本发明涉及一种新型金属有机骨架ZIF-300膜的制备方法，制备的新型金属有机骨架膜可用于有机染料、重金属离子的截留、气体分离等研究领域。

背景技术

近些年，随着工业的大规模发展，如电镀行业、采矿、电池、制革厂、炼油、油漆、农药和染料行业等所产生的重金属离子被直接或间接的排放到环境中，造成大面积的环境污染。与其他有机污染物不同的是，重金属离子是生物不可降解的并且对身体有很严重的伤害，会造成人体许多的疾病。因此，废水中的重金属离子必须在排放之前被收集起来集中处理。膜分离技术由于其低成本、分离效率高以及节能的优势在水处理领域扮演着越来越重的角色。

金属有机骨架材料作为一种新型的膜分离材料，因其可调的孔径、较高的比表面积和可功能化等优点在分离领域受到了专家学者们越来越多的关注。与传统的聚合物膜相比，它不仅克服了聚合物的溶胀问题，同时比沸石分子筛更具柔韧性，可在一定程度上解决金属有机骨架膜在生长的过程中与陶瓷支撑体兼容性不好的状况。因此，金属有机骨架材料作为一种新型的膜分离材料在膜分离领域具有良好的应用前景。目前，金属有机骨架材料在水处理领域的应用成为了一个难点。许多的金属有机骨架材料在水中的结构稳定性较差，分离性能较低。

为此，本发明致力于开发结构稳定性优异的金属有机骨架膜。制作方法简单、操作成本低、稳定性强，对规模化的生产以及实际应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于制备出高渗透通量、高分离性能、结构稳定性好、低成本和制备工艺简单的新型金属有机骨架ZIF-300膜。

本发明的技术方案为：一种新型金属有机骨架ZIF-300膜的制备方法，其制备步骤包括：

一种新型金属有机骨架ZIF-300膜的制备方法，其具体步骤如下：

步骤1：陶瓷支撑体的预处理：将陶瓷支撑体表面用砂纸打磨光滑，再用去离子水冲洗干净后烘干备用；

步骤2：将金属锌盐、有机配体和溶剂按照一定的比例混合均匀，进行合成反应；合成结束后将晶体离心并用溶剂洗涤，再真空干燥备用，得到金属有机骨架材料；其中金属锌盐的质量百分浓度为0.2-0.8％，有机配体的质量百分浓度为0.28-1％；合成温度为80-120℃，合成时间为48-120h；

步骤3：将步骤2制得的金属有机骨架材料超声分散在溶剂中配制得晶种液，然后将晶种液静置10-30min，再选取上层含有金属有机骨架材料的液体，采用浸渍-提拉的方法在预处理后的支撑体表面制备一层金属有机骨架晶种层，烘箱中烘干，得到表面有金属有机骨架的支撑体；其中晶种液中金属有机骨架材料的质量百分浓度为5-15％；浸渍提拉时间为1-3min；

步骤4：金属有机骨架膜的制备：将金属锌盐、有机配体及溶剂混合搅拌均匀配制制膜母液；将步骤3制得的表面有金属有机骨架的支撑体放入反应釜中，加入配置好的制膜母液，在80-120℃条件下反应24-120h，结束后用溶剂将陶瓷膜表面冲洗干净，再烘干，得到致密无缺陷的金属有机骨架ZIF-300膜；其中金属锌盐在母液中的质量百分浓度为0.3～1.2％；有机配体在母液中的质量百分浓度为0.3～1.3％。

优选陶瓷支撑体为氧化铝、氧化锆、氧化钛、莫来石等陶瓷；可以为片式、管式或中空纤维等。

优选步骤1中所述的砂纸的目数为800-1600目。优选步骤2中所述的真空干燥的温度为150-180℃，时间为24-72h。