[发明专利]一种无缺陷耐污染锆基金属有机框架膜的制备方法及应用

说明书

本发明属于环境膜分离技术领域，提供一种无缺陷耐污染锆基金属有机框架膜的制备方法及应用。通过引入的二氧化钛修饰层改善了原始陶瓷载体的大孔缺陷以及表面化学环境，有助于UiO‑66晶体的成核，其次，使用原位播种纳米晶种的策略替代了传统的浸渍涂覆播种方式，制备了分布均匀且厚度更薄的UiO‑66晶种层，这使得最终二次生长后获得的膜具有一个薄且致密的UiO‑66晶层，为在后续盐水处理中高通量和高盐截留率的同时获得奠定了基础，除此以外，通过在膜表面引入一层亲水改性层，膜的抗污染性能得以优化，在处理高盐有机废水时有更好的污染抵抗能力。

技术领域

本发明属于环境膜分离技术领域，涉及一种集载体修饰、纳米晶原位播种-二次生长成膜以及膜表面亲水改性为一体的耐污染金属有机框架薄膜的制备方法及其在高盐有机废水处理中的应用。

背景技术

随着工业化以及城镇化的发展，水体污染问题也日益严重，水资源危机不断被加剧，开发低能耗和水处理新工艺成为一种迫切需要。其中，膜分离技术由于其选择性强、操作过程简单、能耗低等优势被广泛用于石化废水、印染废水以及脱盐废水等含盐废水的处理过程。

对于膜分离技术，无缺陷、运行稳定性好的膜材料开发一直是该领域的一个研究热点。金属有机框架(MOF)，又被称为多孔配位聚合物，是由有机配体与金属离子或者金属簇(次级结构单元)通过配位键连接形成的立体网络结构晶体[FURUKAWA H,CORDOVA K E,O'KEEFFE M,et al.The Chemistry and Applications of Metal-Organic Frameworks[J].Science,2013,341(6149):974]。由于MOF材料同时具有有机组分和无机组分，因此相比于传统的聚合物膜材料，具有种类丰富、功能性强、孔隙率和比表面积大、孔尺寸可调控性强、生物相容性好等特点，是一类理想的膜材料。在诸多MOF材料中，锆基MOFs由于其Zr簇与配体形成的牢固配位键以及高的配位数，具有极高的水稳定性。作为最具代表性的一种锆基金属有机框架材料，UiO-66材料由Zr₆O₄(OH)₄作为次级结构单元与对苯二甲酸配位而成，在其基本单元中，八面体中心笼与相邻的四面体角笼通过三角窗口(所能通过的最大球形直径为0.8nm)连接，在小分子(如水分子)分离领域具有巨大潜力，因而受到膜开发技术人员的青睐[CAVKA J H,JAKOBSEN S,OLSBYE U,et al.A New Zirconium InorganicBuilding Brick Forming Metal Organic Frameworks with Exceptional Stability[J].Journal of the American Chemical Society,2008,130(42):13850-13851]。