【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水分离回收，尤其涉及一种可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、在金属冶炼、刻蚀和采矿等工业生产过程中，需要使用大量的盐酸、硫酸和硝酸等无机酸来清理金属表面或提取金属成分。若这些过程产生的废酸未经处理直接排放，不仅对环境带来巨大威胁，还会造成资源的极大浪费。因此，废酸资源化回收已成为废酸处理的主要趋势。渗透能是一种储量丰富、易于获取的可再生清洁能源，最常见的渗透发电来自河水和海水的混合。然而，人们普遍忽略了酸性工业废水也可用于渗透能发电。特别是，化工厂排放的酸性废水中含有大量质子和各种无机离子，这为基于质子梯度的渗透能获得提供了先决条件。
2、传统的废酸处理方法有中和沉淀法、蒸馏法、溶剂萃取法、膜处理法等。其中，膜处理技术具有能耗低，设备占地面积小，分离效率高等优点，在废水治理方面有着广泛的应用，但存在二次污染、能耗高、操作繁琐等问题。近年来，受电鳗离子通道蛋白的启发而制备的二维纳流体通道膜材料表现出优异的能量转换性能。sun等人设计了一种具有均匀埃级孔道和内置电荷辅助氢键供体的膜，能够优先传导hcl，而对其他化合物的导电性几乎可以忽略不计。banerjee等人所合成的cofms在硫酸回收方面具有高度应用价值。wang等人报道了一种基于二维(2d)层状ti3c2tx mxene膜的red装置，用于从具有质子梯度的工业废水中收集渗透能。但目前报道的用于酸性废水回收或者渗透能收集的膜材料的渗透性能和分离性能之间存在制约关系，并且只能实现废酸资源回收或者利用酸性溶液发电两者中
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的第一个目的是提供一种可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜的制备方法。
2、本专利技术的第二个目的是提供一种可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜。
3、本专利技术的第三个目的是提供可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜的应用。
4、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
5、第一方面，本专利技术提供了一种可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)将对苯二胺(pa)溶解在超纯水中得到溶液a，三醛基间苯三酚(tp)和均苯三甲酰氯(tmc)分别溶解在正己烷中，得到溶液b和溶液c；
7、(2)将溶液a滴在pes膜表面形成pa层；然后滴加溶液b，与pa反应形成pa tp复合层；最后滴加溶液c，与pa tp复合层反应形成pa tp-tmc膜，除去多余溶液；
8、(3)固化，即得可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜，保存在超纯水中。
9、进一步地，步骤(1)中，所述溶液a中对苯二胺的质量分数为1-3％，所述溶液b中三醛基间苯三酚的质量分数为0.01-0.1％，所述溶液c中均苯三甲酰氯的质量分数为0.1-0.3％。
10、进一步地，步骤(2)中，所述pes膜在滴加溶液a前，还包括用超纯水进行浸泡处理，所述浸泡处理的时间为12-36h。
11、进一步地，步骤(2)中，所述溶液a、溶液b、溶液c的体积用量比为(12-18)：(7-13)：(7-13)，优选为15:10:10。
12、进一步地，步骤(2)中，所述溶液a在pes膜表面的停留时间为10-40s，优选为30s。
13、进一步地，步骤(2)中，所述溶液b与pa反应的时间为5-15s，优选为10s。
14、进一步地，步骤(2)中，所述溶液c与pa tp复合层反应的时间为10-40s，优选为30s。
15、进一步地，步骤(3)中，所述固化的温度为70-90℃，优选为80℃；所述固化的时间为3-7min，优选为5min。
16、第二方面，本专利技术提供了根据第一方面所述的制备方法制得的可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜。
17、进一步地，所述可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜，包括：pes膜基材，以及由pa、tp在基材表面形成patp复合层后经tmc修饰形成的pa tp-tmc膜。
18、进一步地，所述可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜中，所述pa tp-tmc膜的厚度为0.7-3.4μm，优选厚度为2-2.5μm，更优选为2.4μm。
19、第三方面，本专利技术提供了上述所述可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜的应用，包括将其用于废酸的回收与发电。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、1.本专利技术提供了一种可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜，通过利用对苯二胺、三醛基间苯三酚在基材表面界面聚合形成patp复合层后，利用均苯三甲酰氯对其修饰获得patp-tmc膜得到，该共价有机框架膜的选择性高，能够实现对h+的超快传输以及其他离子的高效截留，能够同时完成废酸回收和发电(渗透能转换)两个过程，大大提高了工艺应用的效率。
22、2.本专利技术的可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜，由于patp-tmc膜的亚纳米通道，能够拥有高的选择性，通过在patp上修饰上tmc，能够使得所得共价有机框架膜的孔径更小，增加与h+的结合位点，从而实现对h+的超快传输以及其他离子的高效截留，在废酸回收方面有巨大的潜力。
23、3.本专利技术的可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜，采用浇筑法来制备，过程简单，条件温和，仪器简单操作简便，能够较大面积制备，无后续化学处理，绿色环保，能够用于工业化生产。
24、4.本专利技术的可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜在废酸回收中，与传统废酸回收技术相比，无需加热耗能，对膜的耐高温和耐化学腐蚀要求低，在分离过程中展示了优异的耐久性；而在渗透能转换收集过程中，使用的装置简单，易组装，测试方法具有通用性。
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1.一种可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶液A中Pa的质量分数为1-3％，所述溶液B中Tp的质量分数为0.01-0.1％，所述溶液C中TMC的质量分数为0.1-0.3％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述PES膜在滴加溶液A前，还包括用超纯水进行浸泡处理，所述浸泡处理的时间为12-36h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶液A、溶液B、溶液C的体积用量比为(12-18):(7-13):(7-13)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶液A在PES膜表面的停留时间为10-40s；所述溶液B与Pa反应的时间为5-15s；所述溶液C与Pa Tp复合层反应的时间为10-40s。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述固化的温度为70-90℃，所述固化的时间为3-7min。
7.一种可用于废
8.根据权利要求7所述的可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜，其特征在于，包括：PES膜基材，以及由Pa、Tp在基材表面形成PaTp复合层后经TMC修饰形成的Pa Tp-TMC膜。
9.根据权利要求7所述的可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜，其特征在于，所述Pa Tp-TMC膜的厚度为0.5-3.5μm。
10.权利要求7-9任一项所述的可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜的应用，其特征在于，包括将其用于废酸的回收与发电。
...【技术特征摘要】
1.一种可用于废酸回收及发电的共价有机框架膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶液a中pa的质量分数为1-3％，所述溶液b中tp的质量分数为0.01-0.1％，所述溶液c中tmc的质量分数为0.1-0.3％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述pes膜在滴加溶液a前，还包括用超纯水进行浸泡处理，所述浸泡处理的时间为12-36h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶液a、溶液b、溶液c的体积用量比为(12-18):(7-13):(7-13)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述溶液a在pes膜表面的停留时间为10-40s；所述溶液b与pa反应的时间为5-15s...
【专利技术属性】
技术研发人员：高军，杨丽君，蹇敏，闻利平，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：
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