[发明专利]一种超疏水ZIF-7复合的聚砜三维多孔油水分离材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种超疏水ZIF‑7复合的聚砜三维多孔油水分离材料的制备方法及其应用，首先制备氯化聚砜、柱状金属有机框架材料ZIF‑7和致孔剂；将氯化聚砜和ZIF‑7粒子加入到溶剂D中，混合液在室温下搅拌，随后加入致孔剂，充分搅拌混合后放入模具冷冻陈化，脱模后将样品放入碳酸钠水溶液中洗去致孔剂和溶剂，经冷冻干燥后得到聚砜/ZIF‑7复合的三维多孔材料，随后将该材料置于含有疏水试剂E的有机溶剂F中浸泡，取出用乙醇洗涤，烘干后得到超疏水ZIF‑7复合的聚砜三维多孔材料。本发明所述制备方法可操作性强，原料易得，产品性能优异，能够为油污染的治理提供新思路，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明属于高分子材料和有机/无机复合材料领域，具体涉及一种超疏水ZIF-7复合的聚砜三维多孔油水分离材料的制备方法及其应用。

背景技术

近年来，海洋经济得到了快速发展，随之而来的是海洋生态环境却受到了比较大的破坏，其中由于油污染问题较为突出。海洋原油泄漏事故的频繁发生，对海洋生态及渔业资源造成了严重破坏。此外，工业和生活含油废水的直接排放，也会对水域造成污染，危害水生生物的生存。如何有效的处理含油污水成了解决问题的关键。传统的油水分离技术普遍存在分离效率差、能耗较高、易造成二次污染等问题，在实际运用中逐渐受到限制甚至被摒弃。因此，开发高效、经济、环保的油品回收技术和新型的油水分离材料有助于经济发展和生态环境保护，具有十分重要的意义。

特殊浸润性三维多孔材料由于其表面对水油两类液体表现出截然相反的浸润性，并且具有非常低的密度和很高的孔隙率，能够对油类进行快速地吸收，从而达到油水分离的目的。Liu等[Liu,Y.,Wang,X.,Feng,S.Advanced Functional Materials,2019,12,1902488.]使用密胺海绵为原料，通过在海绵表面复合四氧化三铁纳米粒子并修饰疏水性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，得到一种具有磁性的超疏水油水分离海绵材料。该海绵具有很高的饱和吸油容量，并且具有很好的循环使用性能。Wang等[Wang H,Gao F,Ren R,et al.,Journal of Hazardous Materials,2021,404:124197.]使用咖啡酸聚合物对密胺海绵进行亲水化改性，得到表面具有超亲水/水下超疏油的油水分离材料，该材料对油水混合物具有很高的分离通量和分离效率，并且对于乳化的油水混合物同样具有较高的分离效率。

然而，当下的油水分离材料在实际应用中还存在着诸多的问题，例如材料的饱和吸油性能较低；材料的循环使用性能较差，多次使用后吸收能力大幅下降；材料表面的自清洁性能较差，容易受污染导致分离性能下降等。本专利针对以上问题，采用聚砜作为原材料，通过复合金属有机框架材料，使用致孔剂占位法和冷冻干燥法结合，制得具有超疏水/超亲油的三维多孔海绵材料。该材料具有很高的饱和吸收容量，优异的稳定性和循环使用性能，自清洁性能出众。本专利可以为含油污水的治理提供新思路，具有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超疏水ZIF-7复合的聚砜三维多孔油水分离材料的制备方法及其应用，该方法原料来源广泛、制备工艺简便、产品性能优异。

本发明提出的一种超疏水ZIF-7复合的聚砜三维多孔油水分离材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)氯化聚砜的制备：使用聚砜溶解于溶剂A中，并中加入聚砜摩尔数5～20倍量的多聚甲醛、0.05～0.2倍量的四氯化锡和5～20倍量的三甲基氯硅烷，体系在氩气或氮气保护下，20～50℃反应时间为12～72小时，经过沉淀、烘干，得到氯化的聚砜；

(2)柱状金属有机框架材料ZIF-7的制备：将苯并咪唑溶解于溶剂B中，并将六水和硝酸锌溶解在等体积的溶剂C中，快速将两种溶液混合，其中，苯并咪唑与六水和硝酸锌的摩尔比为5～15之间，混合液在40～70℃下反应1～2小时，离心、洗涤、烘干，得到柱状的ZIF-7粒子；

(3)致孔剂的制备；