一种铁基MOF材料改性超滤膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种铁基MOF材料改性超滤膜及其制备方法和应用。该铁基MOF材料改性超滤膜的制备方法包括以下步骤：S1、在溶剂存在的情况下，将铁盐和2

【技术实现步骤摘要】
一种铁基MOF材料改性超滤膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种铁基MOF材料改性超滤膜及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，随着化工业的不断发展，有关放射性核废水泄漏的事故频频发生，人们越发重视对放射性废水的处理。目前，在含多种放射性核素的废液中，裂片产物
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Ce和
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Ce是公认的对人类贡献较大的放射性核素，因此含
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Ce和
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Ce的放射性废水必须经过处理后才能达标排放。现有的放射性废水处理方法主要有沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法以及膜分离技术。相对而言，膜分离技术具有的低能耗、高效分离、无二次污染、操作简便的特点，在放射性废水处理中有极大的应用价值。
[0003]目前超滤工艺与其他处理技术联合使用，在放射性废水处理的研究与应用中最为广泛，但由于制备超滤膜的材料PVDF、PTFE等亲水、适应性能的低下，导致超滤膜在放射性废水处理中面临巨大困难。为了解决这一系列技术难题，人们从未停止对超滤膜的研究。其中，MOF材料具有高比表面积、高稳定性的优点，被用于超滤膜制备。中国专利文献CN108854569A公开了一种金属有机骨架材料MOF负载ZnO阻垢超滤膜的制备方法，以金属盐与配体为原料，在水热反应条件下制备MOF，得到的MOF材料负载ZnO后再混合制膜，该技术专利制备的MOF材料超滤膜亲水性有所改善，纯水通量有一定提升，截留率也得到提高。然而，该MOF材料超滤膜虽在一定程度上改善了膜的亲水性，提高了过滤性能，但是该膜在放射性废水中有关pH、离子浓度等条件限制下的适应性较弱，对放射性离子整体的去除率低，且目前并未有相关文献公开铁基MOF材料制备超滤膜用于放射性废水中核素铈的去除。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是克服了现有技术中存在的放射性废水在pH值、离子浓度等条件限制下因络合位较少导致超滤膜对铈截留率降低的缺陷，提供了一种铁基MOF材料改性超滤膜及其制备方法和应用。本专利技术的铁基MOF材料改性超滤膜具有优异的通量、pH响应性和抗污染性。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
[0006]本专利技术提供了一种铁基MOF材料改性超滤膜的制备方法，其包括以下步骤：
[0007]S1、在溶剂存在的情况下，将铁盐和2
‑
氨基对苯二甲酸晶化反应，制得铁基MOF材料；其中，所述2
‑
氨基对苯二甲酸和所述铁盐的质量比为3:(3～13)；
[0008]S2、在含有所述铁基MOF材料的混合物中依次加入丙烯酸类单体、PVDF膜后，超声混合，辐照反应，制得所述铁基MOF材料改性超滤膜。
[0009]本专利技术中，本领域技术人员一般均了解，所述铁基MOF材料指的是以Fe
3+
与所述有机配体通过自组装形成的具有周期性网络结构的晶体多孔材料。
[0010]步骤S1中，所述2
‑
氨基对苯二甲酸和所述铁盐的质量比较佳地为3：(7～13)，例如为3：9。
[0011]步骤S1中，所述铁盐可为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁。
[0012]步骤S1中，所述溶剂可为本领域常规的溶剂，例如为N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0013]步骤S1中，所述溶剂与“所述铁盐、2
‑
氨基对苯二甲酸总量”的质量比可为(15.5～43.5)：1，较佳地为(15.5～25.6)：1，例如为21.3：1或18.1：1，当溶剂与铁盐、2
‑
氨基对苯二甲酸总量的质量比为(15.5～43.5)：1时，所制得铁基MOF材料产率较高。
[0014]步骤S1中，所述晶化反应前，一般先将溶剂、铁盐和2
‑
氨基对苯二甲酸搅拌混合，制得混合物。
[0015]其中，所述搅拌混合的时间可为本领域常规，一般混合均匀即可。例如，所述搅拌混合的时间可为10min。
[0016]步骤S1中，所述晶化反应可采用本领域常规方法进行，一般将溶剂、铁盐和2
‑
氨基对苯二甲酸的混合物料放入反应釜中，置于烘箱中反应。
[0017]步骤S1中，所述晶化反应的时间可为18
‑
30h，较佳地为22～26h，例如为24h。
[0018]步骤S1中，所述晶化反应的温度可为100
‑
150℃，例如为120℃。
[0019]步骤S1中，所述晶化反应后还可包括冷却、离心、洗涤和干燥。
[0020]其中，所述洗涤可使用N,N
–
二甲基甲酰胺和/或乙醇洗涤，较佳地，先使用N,N
–
二甲基甲酰胺洗涤三次，再使用乙醇洗涤三次。
[0021]其中，所述干燥可为真空干燥。
[0022]其中，所述干燥的温度可为55
‑
70℃，例如60℃。
[0023]步骤S2中，所述含有铁基MOF材料的混合物的制备方法可为本领域常规，较佳地包括下述步骤：将所述铁基MOF材料和溶剂超声混合后、静置。
[0024]其中，所述溶剂可采用本领域常规溶剂，例如水。
[0025]其中，所述铁基MOF材料和溶剂的体积比可为2:1。
[0026]其中，所述超声混合的时间可为30min。
[0027]其中，所述静置的时间可为10
‑
14h，例如为12h。静置的目的为脱泡。
[0028]步骤S2中，所述铁基MOF材料和所述丙烯酸类单体的质量比较佳地为1:15。
[0029]步骤S2中，所述丙烯酸类单体可为丙烯酸或甲基丙烯酸，较佳地为甲基丙烯酸。
[0030]步骤S2中，所述PVDF膜的用量可为17～19％，例如17％，百分比为所述PVDF膜占所述铁基MOF材料的质量百分比。当所述PVDF膜的用量为17％时，所制得的铁基MOF材料改性超滤膜的产率较高。
[0031]步骤S2中，所述PVDF膜可采用本领域常规方法制备，较佳地，所述PVDF膜的制备方法包括下述步骤：含有PVDF、致孔剂和有机溶剂的铸膜液经静置、脱泡处理、相分离即得。
[0032]其中，所述致孔剂可为本领域常规的致孔剂，较佳地为聚乙烯吡咯烷酮PVPK30。
[0033]其中，所述有机溶剂可为本领域常规的溶剂，较佳地为非极性溶剂，更佳地为N
‑
甲基吡咯烷酮NMP、二甲基乙酰胺DMAc、二甲基甲酰胺DMF、二甲基亚砜DMSO和磷酸三乙酯TEP中的一种或多种，例如为NMP。
[0034]其中，所述致孔剂的用量可为本领域常规，较佳地为20～26％，例如为23.5％，百分比为所述致孔剂占所述PVDF的质量百分比。
[0035]其中，所述铸膜液中的固含量可为本领域常规，较佳地为18～25％，例如为21％。其中，所述固含量指的是所述PVDF与所述致孔剂的质量和占所述铸膜液的质量百分比。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁基MOF材料改性超滤膜的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：S1、在溶剂存在的情况下，将铁盐和2
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氨基对苯二甲酸晶化反应，制得铁基MOF材料；其中，所述2
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氨基对苯二甲酸和所述铁盐的质量比为3:(3～13)；S2、在含有所述铁基MOF材料的混合物中依次加入丙烯酸类单体、PVDF膜后，超声混合，辐照反应，制得所述铁基MOF材料改性超滤膜。2.如权利要求1所述的铁基MOF材料改性超滤膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述2
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氨基对苯二甲酸和所述铁盐的质量比为3：(7～13)，例如为3：9；和/或，所述铁盐为氯化铁、硝酸铁或硫酸铁；和/或，所述溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺；和/或，所述溶剂与“所述铁盐和2
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氨基对苯二甲酸总量”的质量比为(15.5～43.5)：1，较佳地为(15.5～25.6)：1，例如为21.3：1或18.1：1。3.如权利要求1所述的铁基MOF材料改性超滤膜的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述晶化反应的时间为18
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30h，较佳地为22～26h，例如为24h；和/或，所述晶化反应的温度为100
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150℃，例如为120℃。4.如权利要求1所述的铁基MOF材料改性超滤膜的制备方法，其特征在于，所述晶化反应后还包括冷却、离心、洗涤和干燥；其中，所述洗涤较佳地为使用N,N
–
二甲基甲酰胺和/或乙醇洗涤，更佳地，先使用N,N
–
二甲基甲酰胺洗涤三次，再使用乙醇洗涤三次；其中，所述干燥较佳地为真空干燥；其中，所述干燥的温度较佳地为55
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70℃，例如60℃。5.如权利要求1所述的铁基MOF材料改性超滤膜的制备方法，其特征在于，步骤S2中，含有所述铁基MOF材料的混合物的制备方法包括下述步骤：将所述铁基MOF材料和溶剂超声混合后、静置；含有所述铁基MOF材料的混合物的制备方法中，所述溶剂较佳地为水；含有所述铁基MOF材料的混合物的制备方法中，所述铁基MOF材料和溶剂的体积比较佳地为2:1；含有所述铁基MOF材料的混合物的制备方法中，所述超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岚，李峥，贾丽娜，陈姆妹，郑小北，
申请(专利权)人：上海深景医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：