[发明专利]一种COFs复合纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种COFs复合纳滤膜，所述COFs复合纳滤膜包括PBI超滤层和COFs纳滤层，所述PBI超滤层是通过将聚苯并咪唑涂覆在无纺布上得到的，所述COFs纳滤层通过界面聚合形成在所述PBI超滤层上。本发明的COFs复合纳滤膜具有良好的耐压性、耐溶剂性和高通量。本发明还提供了一种COFs复合纳滤膜的制备方法。

技术领域

本发明属于膜技术领域，涉及一种复合纳滤膜，尤其是一种COFs复合纳滤膜及其制备方法。

背景技术

目前，染料/水分离技术在科学研究领域、环境保护、社会生活等方面具有重要的应用。膜材料由于具有高效、高通量、可连续化分离操作和低成本的优点而应用于各种染料水混合物的分离。其中在小分子量染料水混合物中，一般选择具有小孔径共价有机框架材料(COFs)。

在COFs纳滤膜材料的制备研究中，首先出现的是混合基质COFs纳滤膜材料。如文献(Journal of membrane Science，2017,523,273)通过界面聚合法将SNW-1引入到聚酰胺层中，制备了含COFs聚酰胺复合纳滤膜，可在压力下作用下实现盐水分离，但其无法克服聚酰胺自身致密特性，导致膜通量不够理想。

后来，文献(Advanced Materials,2017,29(2),1603945)公开报道了通过将一厚层前驱体涂覆于玻璃板而后加热制备得到自支撑COF膜，膜厚度在200-700μm之间，经计算分子孔径为，对小分子分量(粒径1nm)染料分离性能较差，渗透通量在90-260L m^-2h^-1bar^-1耐压性能较差，最高只能达到0.3MPa。

此外，文献(Environmental Science Technology,2017,51(24),14352)通过将聚醚砜支撑层浸没于以含三氟甲烷磺酸钪水溶液中并以其为催化剂，再将对苯二甲醛、1,3,5-三(4-氨苯基)苯和均三甲苯的二恶烷溶液涂覆在支撑层之上生成COFs层，聚醚砜在有机溶液长时间浸泡不可避免造成溶胀，同时COF分离层和聚醚砜支撑层未形成连接键并不稳固，对膜长期稳定性造成影响。

另外，文献(Journal of Materials Chemistry A,2018,6,13331)公开报道通过溴化乙锭和1,3,5-三甲酰基间苯三酚在液液界面出结晶且逐层重叠制备得到二维EB-COFs纳米片并溶于分散液中真空过滤沉淀与尼龙-66支撑层得到二维EB-COF纳滤膜，实现染料水分离。但此类膜材料，一般适用于阳离子染料水混合物的分离，对阴离子染料水混合物难以实现有效分离。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种COFs复合纳滤膜，其大大提高了膜的通量。

本发明的目的之二是提供一种COFs复合纳滤膜，其大大提高了膜的耐压性。

本发明的目的之三是提供一种COFs复合纳滤膜，其大大提高了膜的耐溶剂性。

根据本发明的一方面，本发明的技术方案是提供一种COFs复合纳滤膜，所述COFs复合纳滤膜包括PBI超滤层和COFs纳滤层，所述PBI超滤层是通过将聚苯并咪唑涂覆在无纺布上得到的，所述COFs纳滤层通过界面聚合形成在所述PBI超滤层上。

可选的，所述复合纳滤膜的厚度范围为：181-260μm，其中，所述PBI超滤层的厚度范围为：180-240μm，所述COFs纳滤层的厚度范围为：1-20μm。

可选的，所述的COFs复合纳滤膜通过以下步骤制备得到：

(1)制备PBI超滤层:

将聚苯并咪唑(PBI)与合适的第一溶剂、合适的添加剂混合均匀配制成铸膜液，将所述铸膜液涂覆到无纺布表面并通过相转化法形成PBI超滤层；

(2)制备COFs纳滤层：