[发明专利]polymer-COFs-生物质复合膜及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了polymer‑COFs‑生物质复合膜及其制备方法、应用，包括有以下步骤：COFs材料的制备、polymer‑COFS材料的合成、细菌纤维素干膜的制备、polymer‑COFs‑生物质复合膜的合成、polymer‑COFs‑生物质复合膜的活化。本发明的polymer‑COFs‑生物质复合膜具有良好的吸附效果和适用范围，力学性能好。对Fe3+、Cu2+、Cd2+等金属离子具有良好额吸附效果，具有可重复使用性能。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及polymer-COFs-生物质复合膜及其制备方法、应用。

背景技术

聚合物(Polymer)膜的化学稳定性优异，是目前使用最广泛的膜材料之一；水处理用的Polymer膜具有坚韧度高、对液体的耐渗透性高、耐绝大多数化学品与溶剂、耐候性好等优点。但是Polymer膜的使用过程中存在一些问题，如疏水性强导致其易被污染，使膜的通量产生大幅度下降，机械强度有待提高等。为了克服上述问题，Polymer膜的改性成为研究热点，常用的改性方法有原材料改性、表面改性和共混改性等。这些改性方法主要目的在于提高Polymer膜的亲水性，增加水通量并降低污染率。

用COF材料对Polymer进行改性也是Polymer膜的改性方式之一。首先由COF配体和线性亲水Polymer制备一种单体，然后和另一种单体共聚形成聚合物共价有机骨架(Polymer-COF)；Polymer共价键和COFs实现化学结合，提高结构稳定性。并且复合膜的孔径变小、孔隙率增大，提高了筛分性。但是由于线性Polymer的存在，导致合成的Polyer-COF稳定性和机械强度仍需要进一步提高，不利于复合膜的循环利用。

细菌纤维素(Bacterial cellulose.BC)由于自身亲水性强，可生物降解以及含有大量羟基官能才等特性，是理想的离子吸附材料。但由于细菌纤维素构效关系的影响，限制了其在吸附材料领域的应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：polymer-COFs-生物质复合膜的制备方法，包括有以下步骤：

步骤一、COFs材料的制备：将一定量的2,4,6-三(4-氨基苯基)1.3,5-三嗪和一定量的2,3,5,6-四氟对苯二甲醛混合，然后加入一定量的1,2-二氯苯和一定量的正丁醇，将混合溶液超声处理后再加入一定量的乙酸水溶液，得到均匀分散的黄色溶液；

将黄色溶液利用氮气-冷冻-脱气处理多次，去除黄色溶液中的氧气，之后干燥箱中干燥加热一段时间，最后将产物分别用四氢呋喃、丙酮、甲醇离心清洗，再用正己烷进行过滤并将其置于真空干燥箱中在干燥，得到橘黄色固体粉末即为所需的COFs材料；

步骤二、polymer-COFS材料的合成：称取一定量的COFs材料分散至一定量的N,N-二甲基甲酰胺中，再加入一定量的无水碳酸钾和一定量的溶有盐酸多巴胺的DMF溶液，超声处理后恒温加热一段时间，最后将反应产物分别用丙酮、水、甲醇离心清洗，并将反应产物真空干燥，得到褐色固体粉末即为所需的polymer-COFS材料；

步骤三、细菌纤维素干膜的制备：将接种了木醋杆菌菌液后的细菌纤维素营养液转移至恒温状态的生物培养箱中在静止状态下培养生长，将生长好的细菌纤维素取出，用去离子水清洗干净细菌纤维素去除其表面的杂质；配置NaOH溶液，将清洗后细菌纤维素放入NaOH溶液中，水浴加热锅中加热处理，处理完成后将细菌纤维素取出用去离子水反复冲洗，然后在水浴加热锅中与离子水一起水浴加热处理，直至细菌纤维素的PH值呈中性；最后将细菌纤维素放入冷冻干燥机中冻干，得到细菌纤维素干膜；