[发明专利]基于金属有机框架MIL-88A (Fe) 的混合基质正渗透膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于MIL‑88A（Fe）的混合基质正渗透膜及其制备方法，属于膜分离技术领域。将63.0%～87.8%(w/w)的有机溶剂、2.0%～10.0%(w/w)的致孔剂和2.0%～10.0%(w/w)的添加剂按照一定的顺序分别加入到三口圆底烧瓶中，常温下搅拌均匀；再加入0.2%～1.0%(w/w)的MIL‑88A（Fe），分散均匀。然后，将8.0%～16.0%(w/w)的二醋酸纤维素或三醋酸纤维素加入到三口圆底烧瓶中，在30～70℃温度下搅拌溶解8～16小时至完全溶解，静置脱泡20～24小时，配制成铸膜液；将其倒在支撑层上，用刮刀刮制以制备出混合基质正渗透膜。所制得的正渗透膜以去离子水作为原料液、1mol/L NaCl溶液为汲取液，测试1h，发现纯水通量大于68.99 L/(m² h)，反向盐通量小于2.07 g/(m² h)。由于制备的纳米材料具有良好的水稳定性、化学稳定性、高比表面积以及结构稳定等特点，可以提高膜的亲水性、机械强度和耐污染性等性能，将其应用于海水淡化，能够使水通量和截盐率得到提升。

技术领域

本发明涉及一种高分子混合基质正渗透膜及其制备方法，特别是涉及一种基于金属有机框架MIL-88A（Fe）的和混合基质正渗透膜及其制备方法。

背景技术

随着世界人口的快速增长、经济技术的开发和发展及其引起的水环境污染问题加剧使得淡水资源的紧缺形式更加严峻，全球97％的水资源是存在于海洋、内陆海和地下盆地的咸水，无法饮用，可饮用的淡水仅占全球水资源总量的2％左右，其中，70％是以冰川、长年积雪的形式存在于南极。实际上，人类所能使用的淡水资源只占全球水资源的万分之一，数量极为有限。淡水资源的匮乏和日益严重的水污染已成为制约社会进步和经济发展的瓶颈，废污水资源化利用成为全球普遍关注的问题。由于经济的高速发展，产生大量的废污水，污水资源化已成为解决水资源危机的战略选择。在诸多的污水资源化技术中，膜分离技术是最好的选择之一。目前最有前景的解决方法是开发不可用水，如两极冰川的利用、地下水的开发采集以及海水的利用。其中，向占总水量97％左右的咸水（特别是海水）要水，是解决水资源短缺的重要途径之一。将海水经过脱盐形成淡水即海水淡化和污水资源化成为解决淡水短缺的重要方式。

过去的时间里，世界上发展了很多水处理技术用于海水淡化和污水资源化，膜处理技术是最好的选择之一。但是，传统的膜处理技术如微滤、超滤、纳滤和反渗透技术需要利用额外的压力作为驱动力，导致能耗较大、成本较高。

正渗透 (Forward osmosis, FO) 作为一种新兴的膜法水处理技术，无需外加动力，仅由渗透压（浓度差）驱动，表现出来的环境友好等特点，正受到越来越多的关注，成为目前水处理研究的新热点。除此之外，正渗透膜的寿命较长，通常是反渗透膜寿命的两倍。正渗透是最先进的脱盐工艺，因为它超越了其他压力驱动膜技术的缺点，正渗透技术具有明显的优势：（1）能耗非常低：独有的汲取液体系，不需外界压力推动分离过程；（2）有效防止膜污染的产生：膜材料本身亲水，没有外加压力推动，膜污染小；（3）是可实现零排放的环境友好型技术：在脱盐过程中，回收率高，没有浓盐水的排放；（4）应用非常广泛，可以在新能源、航天、海水淡化、污水处理、液体食品的浓缩、药物释放等诸多领域实现高效运行。它只是水通过半透膜的自发运动，在半透膜中，通过高浓度的提取溶液和稀释的进料溶液产生自然渗透势。由于在该过程中不使用外部液压，因此在过去十年中，它在膜科学中具有巨大的吸引力。在该过程中，水从较高水化学势（或较低渗透压）侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势（或较高渗透压）一侧区域，使原料液浓度升高，汲取液浓度相应降低，浓缩后的原料液可进一步处理再利用，将稀释后的汲取液中的汲取剂分离浓缩就可获得产品淡水。