[发明专利]疏水巯基化Zr-MOFs改性无纺布制备方法、制备的改性无纺布及其应用

说明书

本发明公开了一种疏水巯基化Zr‑MOFs改性无纺布制备方法、制备的改性无纺布及其应用，所述制备方法包括：1)将无纺布超声清洗、干燥；2)将PDMS预聚物和固化剂按比例溶于三氯甲烷中，将内消旋‑四(4‑羧基苯基)卟吩溶解于DMF中，将两种溶液混合；3)将1)得到的无纺布浸入2)制备的混合溶液中充分搅拌，60℃‑120℃固化；4)将氯化锆和内消旋‑四(4‑羧基苯基)卟吩溶解于DMF中，加入巯基乙酸；5)将3)得到的无纺布放入4)制备的溶液中，放置烘箱中反应，冷却后用DMF和甲醇分别洗涤，干燥，得到所述改性无纺布。该改性无纺布油水分离效果好、循环利用性高，能在水中选择性吸附多种重金属离子。

技术领域

本发明涉及油水分离和重金属离子吸附技术领域，具体而言，涉及一种巯基化Zr-MOFs改性无纺布的制备方法、所制备的改性无纺布及其应用。

背景技术

水环境污染日益加剧，引起了严重的环境问题和社会问题，水污染处理已成为包括工业制造，环境保护和节能在内的各个领域中迫切解决的全球性问题。其中，油类有机污染物与重金属离子污染是水体中常见的污染物，例如采油废水和电镀废水中含有大量的油类和重金属离子。因此，开发能够同时分离油或有机溶剂并去除水中重金属离子的多功能复合材料是非常必要的。膜分离技术因具有分离效率高、设备占地面积小、能耗低、易于操作等优点，在含油污水处理领域的应用得到重视。

根据已有专利报道，中国发明专利公开号CN109174062A公开了一种重金属离子吸附型PVDF改性分离膜的制备方法，所述PVDF改性分离膜由聚酰胺-胺(PAMAM)对PVDF平板膜进行改性制得，所用的PAMAM对重金属离子具有吸附作用，且所吸附的重金属离子可通过清洗液清洗后回收，分离膜能够重复使用。但该膜制备方式繁琐，制备周期长且疏水性下降，且不具备进行油水分离的能力。

中国发明专利公开号CN105817204A公开了一种重金属废水离子吸附膜的制备方法，利用金属有机框架材料的特殊笼状结构可用于容纳客体分子这一特性，通过改性剂和稳定剂的辅助，将2-巯基苯并咪唑固载在金属有机框架材料上，并仍然能保持2-巯基苯并咪唑对重金属离子的高选择性和吸附性。通过2-巯基苯并咪唑固载在金属有机框架材料的复合膜水通量大，对重金属离子选择吸附性高、吸附容量高并且容易清洗和再生。但该方法采用合成后修饰方法，合成方式复杂，且不具备疏水性能以及油水分离性能。

目前未见到利用一锅法制备巯基功能化Zr-MOFs改性的无纺布材料且制备的材料同时具备重金属离子吸附和油水分离性能的报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题和不足，本发明的一个目的是提供一种与后合成方法相比，制备方法简单且同时具备重金属离子吸附作用和疏水性能、油水分离性能的疏水巯基化Zr-MOFs改性无纺布的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述方法制备的疏水巯基化Zr-MOFs改性无纺布的应用。

本发明的再一目的是提供上述方法制备的疏水巯基化Zr-MOFs改性无纺布在油水分离和重金属离子吸附中的应用。

本发明的原理是：利用表面能较低的聚二甲基硅氧烷(PDMS)为连接层，用巯基乙酸修饰Zr-MOFs(锆簇金属有机骨架材料)，采用原位生长方式将巯基化的Zr-MOFs负载在PDMS@无纺布表面得到疏水巯基化Zr-MOFs改性无纺布。

本发明的技术方案如下：

一种疏水巯基化Zr-MOFs改性无纺布的制备方法，包括以下步骤：

1)将无纺布用乙醇和蒸馏水分别多次超声清洗，然后在烘箱中50℃-120℃干燥1-12h，备用；

2)将PDMS预聚物和固化剂以10∶1的质量比例完全溶于7mL三氯甲烷中，其中PDMS预聚物的质量为0.1-0.3g，固化剂的质量为0.01-0.03g；将3-6mg内消旋-四(4-羧基苯基)卟吩(H2TCPP)溶解于3mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)，之后将两种溶液完全混合；