MOFs-PDMS混合基質(zhì)膜的制備及氣體分離性能研究.pdf

1、與傳統(tǒng)分離方法相比，膜分離技術(shù)具有高效、節(jié)能、占地空間小等特點(diǎn)。然而，目前商品化的分離膜材料主要為聚合物材料，通常不能同時(shí)具有優(yōu)異的選擇性與滲透性。即當(dāng)選擇性較高時(shí)，滲透性通常會(huì)有所減少，反之亦然。在聚合物膜中加入無機(jī)顆粒制備混合基質(zhì)膜(MMMs)，可以兼顧聚合物材料的易加工性和無機(jī)材料的高選擇性。金屬有機(jī)骨架(MOFs)具有獨(dú)特的骨架網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)、高孔隙率和大的比表面積，因此本文主要研究MOFs/聚合物混合基質(zhì)膜的制備，并將其用于CO2

2、/N2分離和有機(jī)溶劑納濾分離。
　　HKUST-1和MIL-53原料易得，合成簡(jiǎn)單，且熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性良好，因此，本文選擇這兩種MOFs為代表，與硅橡膠共混制備混合基質(zhì)膜。此外，考慮到電鍍廢水中含有大量的鉻離子，從合理利用資源的角度出發(fā)，本文將電鍍廢水模擬液粗分離后用于MIL-53的合成，結(jié)果表明在220℃，36h水熱條件下可得到晶型良好、尺寸分布均勻的MIL-53顆粒，滿足后續(xù)實(shí)驗(yàn)要求。
　　在室溫下，將兩種MOFs與

3、硅橡膠(PDMS)共混，以聚醚酰亞胺(PEI)或聚丙烯(PP)超濾膜為基膜，制備了復(fù)合膜。測(cè)試不同活化條件、含量、分離層涂覆次數(shù)的影響，研究出經(jīng)活化后的MOFs分別以20wt.％和10wt.％加入鑄膜液涂覆2-3次，制得的混合基質(zhì)膜分離能力最優(yōu)。由于MOFs的骨架型結(jié)構(gòu)對(duì)氣體分子容納度的提高，其中含HKUST-1的混合基質(zhì)膜對(duì)于CO2/N2、O2/N2的選擇性提高到未添加改性顆粒的混合基質(zhì)膜的1.3-1.4倍，同時(shí)，O2通量增大到未改性