一种用于醇水分离的连续定向排序ZIF-L膜的制备方法
2025-02-25 20:29
No.1344043722475839488
技术概要
PDF全文
本专利涉及一种利用二维叶状沸石咪唑骨架(Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIF‑L)材料改善海藻酸钠渗透汽化膜制备方法。所述渗透汽化混合基质膜包括基膜和分离层膜,基膜采用聚丙烯腈(PAN)膜,分离层由ZIF‑L和海藻酸钠组成。本技术改善了ZIF‑L在膜中的分布,形成定向排列,提高复合膜膜的分离效果和选择性。采用新型工艺,消除ZIF‑L‑SA膜的缺陷问题,通过二次种子生长法制备连续超薄的ZIF‑L膜,改善了二维ZIF‑L膜的性能。ZIF‑L合成条件温和,方法简单,实现膜表面的亲水化改性,构建了内部水分子传输通道,提高膜的分离因子和稳定性。所制备的高通量渗透汽化膜具有广阔应用前景。
背景技术
渗透汽化膜技术是一种先进的膜分离技术,它利用特殊设计的高分子聚合物膜来实现液态混合物中各组分的高效分离。这项技术基于膜的选择性渗透和汽化原理,是20世纪末至21世纪初在膜科学领域的一项重要进展。渗透汽化膜技术以其操作简便、适应性强、能耗低、分离效率高和环境友好等特性受到重视。它能够实现分子级别的分离,并且不受传统的气液平衡限制,特别适合于处理那些采用常规分离手段(如蒸馏)成本高或效率低的体系,比如分离恒沸物、近沸物和热敏性物质。 海藻酸钠作为一种源自自然的多糖类物质,其在渗透汽化膜领域的应用展现出了独特的优势和特点。海藻酸钠相比于某些合成聚合物,成本相对较低,且来源广泛;海藻酸钠易于成型,可以通过简单的工艺如溶液浇铸、涂布等方式制备成膜,大大减轻了制膜难度;由于海藻酸钠分子链中含有大量的羟基和羧基,赋予了其较强的亲水性,有利于水分子的透过,大大增强了膜的渗透通量;海藻酸钠能够在遇到特定离子(如钙离子)时形成热不可逆凝胶,这一特性使得在膜的制备过程中可以通过简单的交联反应来调控膜的孔隙结构和机械强度,对提升膜的分离性能有重要作用。 但是海藻酸钠膜具有很强的亲水性,水稳定性较差,在高湿度环境下可能会吸水膨胀,影响其结构稳定性和分离性能;而且机械强度有限,未经改性的海藻酸钠膜具有较低的机械强度,易碎裂,限制了其在某些苛刻条件下的应用;选择性受限,虽然可以通过改性提高其分离性能,但天然的海藻酸钠膜在选择性方面可能不如一些专门设计的合成聚合物膜。 因此,为了改善膜的性能,需要将多孔和无孔填料掺入聚合物基质中,以调控聚合物和填料相之间的协同效应。ZIF-L具有沸石状拓扑结构,出色的热稳定性和化学稳定性,渗透性以及合适的孔径,有利于促进分子筛分,提高海藻酸钠膜的稳定性和分离性能。然而,目前实验所合成的ZIF-L材料存在生长取向混乱和界面缺陷等问题,降低了膜的分离性能。具有微妙互连的无界面缺陷的ZIF-L纳米片有助于形成连续的渗透路径。例如,中国发明申请202310934028.1揭示了一种高分子支撑的垂直金属有机框架复合膜的制备方法,其中ZIF-L层虽然满足了定向生长,但垂直方向的ZIF-L对乙醇与水的筛分效果不佳。ZIF-L具有水平取向平面上的六边形窗口状孔径和非常小的四元窗口(图五),位于水(2.68 Å)和乙醇(4.5 Å)的动力学直径之间,有望对水/乙醇混合物展现明显的筛分效果。研究表明,ZIF-L的生长取向随时间逐渐趋向于垂直方向,这是由晶体长度与宽度比值决定的。因此,需要人为调控,制备水平取向连续定向排序的ZIF-L层,以满足醇水分离纯化的需求。
实现思路
阅读余下40%
技术概要为部分技术内容,查看PDF获取完整资料
该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
琚晓晖  王杰  李卫星  刘桂娟  童裕佳
技术所属: 南京工业大学  南京工大膜应用技术研究所有限公司
相关技术
一种蝶形气瓶加工工艺的自动化检测系统和方法 一种蝶形气瓶加工工艺的自动化检测系统和方法
一种基于肿瘤的质谱检测方法及系统 一种基于肿瘤的质谱检测方法及系统
CT扫描系统中探测器模组温度控制方法、装置和设备 CT扫描系统中探测器模组温度控制方法、装置和设备
一种污染源监测系统及方法 一种污染源监测系统及方法
用于3He极低温、脉冲强磁场NMR测量的样品杆和测量方法 用于3He极低温、脉冲强磁场NMR测量的样品杆和测量方法
同步回收废旧三元锂电池中锂、铜、钴、镍、锰的方法 同步回收废旧三元锂电池中锂、铜、钴、镍、锰的方法
一种模拟海岸水库营养盐迁移转化的实验装置及其实施方法 一种模拟海岸水库营养盐迁移转化的实验装置及其实施方法
一种心脏起搏器多模式通信系统 一种心脏起搏器多模式通信系统
一种变浇口镶嵌侧抽式超声塑化注射模具 一种变浇口镶嵌侧抽式超声塑化注射模具
细菌分离芯片及分离方法 细菌分离芯片及分离方法
技术分类
电信、广播电视和卫星传输服务 电信、广播电视和卫星传输服务
互联网软件服务 互联网软件服务
集成电路设计 集成电路设计
信息集成数字服务 信息集成数字服务
电气机械制造 电气机械制造
计算机、通信、电子设备制造 计算机、通信、电子设备制造
医药制造、生物基材料 医药制造、生物基材料
石油煤矿化学用品加工 石油煤矿化学用品加工
化学原料制品加工 化学原料制品加工
非金属矿物加工 非金属矿物加工
金属制品加工 金属制品加工
专用设备制造 专用设备制造
通用设备制造 通用设备制造
通用零部件制造 通用零部件制造
汽车制造业 汽车制造业
铁路、船舶、航天设备制造 铁路、船舶、航天设备制造
电力、热力生产和供应 电力、热力生产和供应
燃气生产和供应 燃气生产和供应
水生产和供应 水生产和供应
房屋建筑、土木工程 房屋建筑、土木工程
交通运输、仓储和邮政 交通运输、仓储和邮政
农、林、牧、渔业 农、林、牧、渔业
采矿业 采矿业
农副、食品加工 农副、食品加工
烟草、酒水加工 烟草、酒水加工
纺织皮具居家制品 纺织皮具居家制品
文教体娱加工 文教体娱加工
苏ICP备18062519号-5 © 2018-2025 【123技术园】 版权所有,并保留所有权利