[发明专利]一种CNC/Cu-MOF-74复合材料表面改性PVDF膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种CNC/Cu‑MOF‑74复合材料表面改性PVDF膜及其制备方法与应用，制备方法包括：配制含Cu‑MOF‑74与羧基化纤维素纳米晶的混合溶液，并将PVDF膜浸渍于该混合溶液中，干燥后即得到CNC/Cu‑MOF‑74复合材料表面改性PVDF膜；其中Cu‑MOF‑74的添加量为2‑8mg/6.15cm²PVDF膜，羧基化CNC的添加量为2.5‑12.5mg/6.15cm²PVDF膜；所得复合改性膜可用于废水膜分离处理。与现有技术相比，本发明制备工艺简单易行、成本较低、易扩大，并具有抗污染性能以及膜分离效率较高的优点，在大规模废水膜分离处理领域具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于膜法水处理技术领域，涉及一种CNC/Cu-MOF-74复合材料表面改性PVDF膜及其制备方法与应用。

背景技术

PVDF膜是一种被广泛应用于水处理的膜材料，近年来因其具有较好的化学稳定性、热稳定性及极好的机械性能而得到科研人员的广泛关注。但因为其表面具有极强的疏水性，使得PVDF膜在实际使用过程中极易出现膜污染，影响PVDF膜的使用寿命。针对PVDF膜的缺点，对PVDF膜进行表面亲水改性是一种极为简单易行、易扩大的方法，并有利于延长PVDF膜的使用寿命。

纤维素纳米晶(CNC，Cellulose Nanocrystals)是一种环保、可再生、机械强度高且成本造价低廉的纳米材料。其制备来源于棉花、木材、稻草等多种可再生生物质，由于其具有环境友好型材料的优势，且具有较大的长宽比、较强的耐化学腐蚀性，得到了广大科研工作者的关注。并且由于其表面存在大量羟基(-OH)，因此CNC具有极高的亲水性，可以作为改性膜材料的改性剂。

金属有机骨架材料(MOF)因其具有种类多、比表面积大、孔道丰富等优良性能。S.Fatemeh等通过硝酸银与1,3,5-苯三甲酸在乙醇水溶液中常温合成Ag-MOF，通过实验证明Ag-MOF可稳定高效持续释放Ag⁺，通过共聚焦显微镜结果及流式细胞法分析结果表明，此材料都具有良好的杀菌功能。同时，其课题组还将其与氧化石墨烯结合，将其通过界面聚合的方式改性TFC表面协同增强膜的抗生物污染性能。但由于银造价高昂且毒性较大，实际大规模应用仍然受限。

中国专利CN201910089616公开了一种具有高效抗污染与抑菌的改性聚偏氟乙烯膜及制备方法，制备方法为：(1)配制DOPA-Tris缓冲溶液；(2)将PVDF平板膜完全浸没于DOPA-Tris缓冲溶液中，涂覆，得到PVDF/PDA膜；(3)配制Cu²⁺溶液；PEG-NH₂溶液；(4)将PVDF/PDA膜置于Cu²⁺溶液中，反应，洗涤，干燥；再膜置于DOPA-Tris缓冲溶液中，均匀，洗涤，干燥，再置于PEG-NH₂溶液中，反应，洗涤，干燥，即得。制备的具有高效抗污染与抑菌的改性聚偏氟乙烯膜机械强度高，渗透性能好，对BSA和腐殖酸在膜表面和膜孔表面的吸附有显著抑制作用，具有优异的抑菌性能。可用于废水、污水处理领域。相较于上述专利，本专利制备方式简单，制备时间缩短，成本也较低。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术中PVDF膜易受到膜污染影响的问题，而提供一种CNC/Cu-MOF-74复合材料表面改性PVDF膜及其制备方法与应用。具体可应用于膜分离处理废水的领域中，

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种CNC/Cu-MOF-74复合材料表面改性PVDF膜的制备方法，该方法包括：配制含Cu-MOF-74与羧基化纤维素纳米晶(CNC)的混合溶液，并将PVDF膜浸渍于该混合溶液中，干燥后即得到CNC/Cu-MOF-74复合材料表面改性PVDF膜；

所述的Cu-MOF-74的添加量为2-8mg/6.15cm² PVDF膜，羧基化CNC的添加量为2.5-12.5mg/6.15cm² PVDF膜。