[发明专利]交联型共价有机骨架脱盐膜及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种交联型共价有机骨架脱盐膜及其制备方法与应用。该制备方法包括在具有COFs层的基膜的表面涂覆酰氯化合物溶液，交联反应，固化，得到所述交联型共价有机骨架脱盐膜。本发明还提供了上述方法制备得到的交联型共价有机骨架脱盐膜。本发明进一步提供了上述交联型共价有机骨架脱盐膜在纳滤膜和反渗透膜中的应用。本发明提供的制备方法利用酰氯化合物对共价有机骨架层进行原位交联，能够大幅度提高共价有机骨架脱膜对无机盐的截留率，对制备分离性的脱盐膜具有重要参考价值。

技术领域

本发明涉及分离膜领域，尤其涉及一种交联型共价有机骨架脱盐膜及其制备方法与应用。

背景技术

与传统纳米材料相比，共价有机骨架(COFs)具有高孔隙率、高表面积、均一孔径和清晰的孔结构。COFs的多孔结构提供了选择性渗透的水通道，促进了水的输送。因此，在构建先进的分离膜方面引起了越来越多的关注。

然而，由于COFs材料的孔径较大且脱盐效果较差，现有的研究大多用于染料分子或有机物的截留。另外，迄今为止，大多数有关掺有COFs的膜的研究都致力于超滤和疏松纳滤膜的制备，最近，已经报道了一些在水/有机界面上进行界面合成以形成用于染料分离的COFs薄膜的工作，例如，CN108889139A公开了一种基于界面聚合制备高通量共价有机骨架纳滤膜的制备方法，即将溶有多元胺的水相溶液和溶有多元醛/酮的有机相溶液相继施加于多孔载体表面发生界面聚合，通过保形生长的方式在多孔载体表面逐渐形成共价有机骨架分离层；随后，对界面聚合形成的复合膜进行热处理增强共价有机骨架分离层与多孔基底的结合力和促进共价有机骨架的结晶转化，此发明操作简便，工艺流程短，但难以克服COFs孔径大和缺陷的问题，因此，虽然通量较高，能够截留染料分子，但是脱盐效果较差。为了提高脱盐效率，目前利用COF制备脱盐膜的研究，大多是把COFs加入普通脱盐膜制备的界面聚合过程中，制备混合基质膜。但是在膜制备过程中难以完全避免COFs纳米粒子的聚集，且制备过程繁杂，使得制备膜容易产生缺陷。

因此，需要提供一种能够有效解决共价有机骨架孔径大、形成膜容易出现缺陷导致的脱盐效率低以及COF混合基质膜方法较为复杂和容易出现团聚等问题的共价有机骨架脱盐膜。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明的目的在于提供一种交联型共价有机骨架脱盐膜及其制备方法与应用。该交联型共价有机骨架脱盐膜利用酰氯化合物对共价有机骨架层进行原位交联，能够大幅度减小共价有机骨架的孔径以及共价有机骨架层的缺陷，进而有效地提高共价有机骨架对Na₂SO₄、Mg₂SO₄、NaCl等无机盐的截留率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种交联型共价有机骨架脱盐膜的制备方法，包括：

COFs层形成：将铸膜液干燥得到基膜，在基膜表面涂覆多元胺溶液和多元醛酮溶液形成COFs层，得到具有COFs层的基膜；或者，向铸膜液中加入多元胺溶液、干燥，得到含多元胺的基膜，在含多元胺的基膜表面涂覆多元醛酮溶液形成COFs层，得到具有COFs层的基膜；

交联反应：将酰氯化合物溶液涂覆在所述COFs层的表面，涂覆酰氯化合物溶液的时间不超过60s，固化，得到所述交联型共价有机骨架脱盐膜；其中，所述多元胺溶液的质量浓度大于0％、小于等于2％，所述多元醛酮的质量浓度为0.025％-0.1％；所述酰氯化合物溶液的质量浓度为大于0％、小于等于0.6％。