[发明专利]一种聚偏氟乙烯-金属有机骨架复合超滤膜及制备与应用

说明书

本发明属于复合材料技术领域，公开了一种聚偏氟乙烯‑金属有机骨架复合超滤膜及制备与应用。所述制备方法为：将水热法制备的MIL‑100(Fe)超声分散于溶剂中，依次将聚偏氟乙烯、成孔剂加入，搅拌12～24h溶解共混均匀，形成铸膜液；将铸膜液脱泡后，置于支撑物上进行涂膜，然后在空气中停留30～60s后，浸入凝固浴中进行溶剂交换，得到聚偏氟乙烯‑金属有机骨架复合超滤膜。本发明的复合超滤膜通过加入金属有机骨架材料MIL‑100(Fe)，提高超滤膜亲水性，改善了膜的分离能力，提高了超滤膜的抗污染能力，延长了膜的使用寿命，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种聚偏氟乙烯-金属有机骨架复合超滤膜及制备与应用。

背景技术

膜技术具有处理效果好、出水水质优，操作简便，对环境影响小等特点，克服传统的水处理工艺缺点，成为21世纪水处理领域的优选技术。但是，由于膜污染、膜的寿命等问题，大大限制了膜技术进一步在水处理领域的应用。

作为目前使用广泛的超滤膜合成材料，聚偏氟乙烯是一种优良的高分子有机聚合物，具有良好的耐热、耐辐射性、化学稳定性和易成膜性。并且具有较好的冲击强度和耐磨性能、耐氧化性和耐射线辐射性，在室温下不受酸、碱金等强氧化剂和卤素的腐蚀等特性。但它也存在一定的缺陷，PVDF超滤膜的强疏水性降低了纯水通量，而且PVDF膜容易被蛋白质等污染物污染，降低了超滤膜的使用寿命。

金属有机骨架材料MOFS(Metal Organic Frameworks)是由有机连接体和金属阳离子通过配位结合，而形成的一种具有规则网络机构的杂合超高分子材料。MOFs表现出超高的比表面积和孔容、开阔的孔结构、均一的孔径分布、不饱和的金属配位、可调节的孔隙结构和表面性能，以及多种配合方式组成的上千种种类。

目前，国内外对于超滤膜改性常用的方法有共混改性、化学改性、和表面改性等方法。但目前所得超滤膜对废水的处理能力以及抗污染能力有待进一步提高。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种聚偏氟乙烯-金属有机骨架复合超滤膜的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的聚偏氟乙烯-金属有机骨架复合超滤膜。

本发明的再一目的在于提供上述聚偏氟乙烯-金属有机骨架复合超滤膜在蛋白质分离、废水处理等领域中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种聚偏氟乙烯-金属有机骨架复合超滤膜的制备方法，包括以下制备步骤：

(1)水热法制备金属有机骨架材料MIL-100(Fe)；

(2)将MIL-100(Fe)超声分散于溶剂中，依次将聚偏氟乙烯(PVDF)、成孔剂加入，搅拌12～24h溶解共混均匀，形成铸膜液；

(3)将配置好的铸膜液脱泡后，置于支撑物上进行涂膜；

(4)将涂有铸膜液的支撑物在空气中停留30～60s后，浸入凝固浴中进行溶剂交换，得到聚偏氟乙烯-金属有机骨架复合超滤膜。

所述水热法制备金属有机骨架材料MIL-100(Fe)的过程如下：将铁粉、1,3,5-苯三甲酸、硝酸、氢氟酸和水加入到水热反应釜中，放入150℃烘箱中反应12h，产物洗涤干燥后得到橘黄色固体产物MIL-100(Fe)。

所述的铁粉为纯度＞99％，300目的还原铁粉；1,3,5-苯三甲酸为熔点＞300℃，纯度＞98％的白色粉末；硝酸为质量浓度＞65％的硝酸；氢氟酸为质量浓度为＞40％的氢氟酸。

所述的洗涤是指用无水乙醇和去离子水交替洗涤；所述的干燥是指在真空干燥箱中100℃干燥12h。