[发明专利]基于MIL-68(Al)/α-氧化铁混合基质正渗透膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金属有机骨架复合物MIL‑68(Al)/α‑氧化铁（α‑Fe₂O₃）混合基质正渗透膜及制备方法，属于膜分离领域。将0.2%～1.0%(w/w)的MIL‑68(Al)/α‑Fe₂O₃、53.0%～82.8%(w/w)的有机溶剂、2.0%～10.0%(w/w)的1,4‑二氧六环或丙酮、2.0%～10.0%(w/w)的致孔剂乳酸或聚乙二醇、2.0%～10.0%(w/w)的辅助致孔剂甲醇、11.0%～16.0%(w/w)的醋酸纤维素按一定顺序加入到三口圆底烧瓶中，在40～80℃下搅拌8～16h至完全溶解，静置脱泡20～24h，制成铸膜液；在支撑材料上刮制成膜，浸入30～50℃的恒温凝固浴中，成形后在常温去离子水中浸泡20～48h，在40～80℃去离子水中热处理5～60min，即制得基于MIL‑68(Al)/α‑Fe₂O₃混合基质正渗透膜。本发明所制的正渗透膜用1 M NaCl作为驱动液、去离子水作为原料液，测试1h，发现纯水通量大于61.9 L/(m²·h)，反向盐通量小于2.85 g/(m²·h)。

技术领域

本发明属于膜技术领域，涉及一种高分子混合基质正渗透膜及其制备方法，特别是涉及一种基于金属有机骨架复合物MIL-68(Al)/α-Fe₂O₃混合基质正渗透膜及制备方法。

背景技术

随着全球人口的快速增长和工业的不断发展，淡水资源短缺和污染水源治理已经成为亟待解决的全球性问题。占地球表面积三分之二的海水经脱盐制备淡水和污染水源的净化处理获得淡水是目前解决淡水资源危机的重要手段。在过去的半个多世纪，世界上发展了许多水处理技术进行海水淡化等脱盐过程，根据分离原理的不同可以分为热脱盐和膜脱盐两大类。

热脱盐也叫蒸馏法，包含多级闪蒸、压汽蒸馏、多级蒸发等传统技术可以实现多组分溶液的有效分离，但能耗大和操作成本高等问题使其发展受到限制。膜分离是一种受膜材料两侧流体的压力差驱动，使流体中某一组分有选择地穿过膜而被浓缩、分馏或纯化的技术。

近年来，膜分离技术在水处理和脱盐等领域得到了广泛的应用。但是，传统的微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离技术需要利用额外的压力作为水分子跨膜传输的驱动力，运行能耗和成本较高。因此，降低能耗是该技术能否大规模应用的关键。

正渗透过程是一种以膜两侧的渗透压差作为驱动力，利用膜的选择透过性使水从低浓度的原料液流向高浓度的汲取液的过程。在该过程中，原料液一侧的水通过扩散进入到汲取液一侧。因此，原料液得到浓缩，汲取液得到稀释。对稀释后的汲取液的汲取剂进行热分解和热挥发等一系列处理后就可获得净水。因为正渗透是一种依靠选择性渗透膜两侧的渗透压差为驱动力，自发实现水分子传递的膜分离技术，所以具有低能耗、低污染、污染物截留能力强等特点，近年来受到了广泛关注。