[发明专利]一种新型金属有机多孔笼纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型金属有机多孔笼纳滤膜及其制备方法，包括如下步骤:S1：将自具微孔的金属有机分子笼材料溶于水相溶剂中，形成水相单体溶液；S2：将小分子单体溶于油相溶剂中，形成油相单体溶液；S3：将多孔基膜浸泡于所述水相单体溶液一定时间后，与所述油相单体溶液接触进行界面聚合反应，使得自具微孔的金属有机分子笼材料和小分子单体通过共价键聚合组装在多孔基膜表面，得到新型金属有机多孔笼纳滤膜。该新型金属有机多孔笼纳滤膜不仅具有很高的水通量以及染料/盐分离选择性，同时还具有优异的抗污染和抗菌性能。

技术领域

本发明涉及纳滤膜分离技术领域，具体地是涉及一种新型金属有机多孔笼纳滤膜及其制备方法。

背景技术

具有超薄致密分离层的聚酰胺复合膜制备简便，且对溶液中可溶性杂质具有很好的截留能力，因此在纳滤和反渗透领域得到了广泛的应用，尤其是在水处理方面。然而，传统聚酰胺复合膜以小分子胺和酰氯作为聚合单体，所形成的结构高度交联且致密，缺乏尺寸足够的结构孔，因此通常在溶剂的渗透速率方面有所不足。同时，传统聚酰胺复合膜通常在尺寸选择性方面也有所不足，针对某些特殊的应用需求(如染料脱盐)，难以实现两种不同溶质的高效分离。

为了提高聚酰胺复合膜的渗透性及选择性，人们开展了大量的结构设计及改性研究，如：采用大分子胺作为水相单体，形成相对疏松的网络结构，从而增大聚酰胺层的有效孔尺寸；或采用沸石、金属-有机骨架材料等多孔材料对聚酰胺分离层进行掺杂改性，从而在聚酰胺层内引入额外的传质通道，提高膜的渗透性。尽管在膜渗透性和选择性提高方面取得了一些进展，但上述改性策略均存在不同程度的不可控性，例如多孔填料的掺杂容易伴随着填料颗粒的团聚与不均匀分布，容易在分离层内引入缺陷，为膜的规模化生产和应用带来了更多的挑战。兼具制备简便性以及高渗透性和选择性的新型纳滤膜的开发仍是一个难点。

因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型金属有机多孔笼纳滤膜及其制备方法，该新型金属有机多孔笼纳滤膜具有较高的渗透选择性和抗菌、抗污染性能，同时其制备方法简单易行。

本发明的技术方案是：

一种新型金属有机多孔笼纳滤膜的制备方法，包括如下步骤:

S1：将自具微孔的金属有机分子笼材料溶于水相溶剂中，形成水相单体溶液；

S2：将小分子单体溶于油相溶剂中，形成油相单体溶液；

S3：将多孔基膜浸泡于所述水相单体溶液一定时间后，与所述油相单体溶液接触进行界面聚合反应，使得自具微孔的金属有机分子笼材料和小分子单体通过共价键聚合组装在多孔基膜表面，得到新型金属有机多孔笼纳滤膜。

优选地，所述步骤S3具体包括：

S31：将多孔基膜先浸泡于所述水相单体溶液中，浸泡时间为T1；

S32：除去该多孔基膜表面残留的溶液；

S33：将步骤S32获得的多孔基膜浸泡于所述油相单体溶液中反应，反应时间为T2；

S34：烘干，得到新型金属有机多孔笼纳滤膜。

优选地，所述金属有机分子笼材料为结构中含有多个氨基的ZrT-1-NH₂材料。

优选地，所述小分子单体为均苯三甲酰氯。

优选地，所述水相溶剂为甲醇与水的混合溶剂。

优选地，所述油相溶剂为正己烷。

优选地，所述水相单体溶液中的金属有机分子笼材料的浓度为0.07％(w/v)。

优选地，所述油相单体溶液中小分子单体的浓度为0.15％(w/v)。