一种液液界面制备渗透汽化膜的方法

本发明涉及膜分离，特别涉及渗透汽化膜及其制备方法、分离方法。

背景技术：

1、基于聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，pdms)的pdms复合膜为一种常见的渗透汽化复合膜，沸石-咪唑盐骨架(zif)由与锌基咪唑基连接基配位金属zn或co节点组成的多孔晶体材料，其中，具有方钠石拓扑的zif-8由金属锌节点互连的2-甲基咪唑构成，具有较高的孔隙率、较高的比表面积、优异的耐溶剂性和疏水性。将zif-8结合至pdms复合膜，利于提升所获得的渗透汽化复合膜的渗透汽化分离性能。

2、相关技术中，将六水合硝酸锌和2-甲基咪唑溶于溶剂中混合均匀得到zif-8前驱体溶液，使zif-8前驱体溶液通过抽滤方式透过基膜，采用扩散法，将六水合硝酸锌溶液和2-甲基咪唑溶液分别置于上述预置zif-8晶种的膜的两侧进行扩散结晶，并在其表面涂覆pdms膜液，常温下交联后干燥，得到具有zif-8的pdms渗透汽化复合膜。

3、然而，相关技术中，zif-8与pdms和基膜的结合力度较差，从而不利于pdms渗透汽化复合膜的使用寿命。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供一种液液界面制备渗透汽化膜的方法、分离方法，能够解决相关技术中存在的技术问题。

2、具体而言，包括以下的技术方案：

3、一方面，提供了一种液液界面制备渗透汽化膜的方法，所述渗透汽化膜的制备方法包括以下步骤：

4、(1)提供具有六水合硝酸锌的pdms成膜液，其中，pdms为预交联状态；

5、(2)向包含有基膜的2-甲基咪唑溶液中滴加步骤(1)所述具有六水合硝酸锌的pdms成膜液，静置，从而在pdms预交联膜和液液界面处原位生长zif-8粒子；

6、(3)将所述基膜提拉至与所述pdms预交联膜相复合，且zif-8粒子继续二次生长，得到复合膜中间体；

7、(4)对所述复合膜中间体进行交联处理，得到所述渗透汽化复合膜。

8、在一些可能的实现方式中，所述步骤(1)具有六水合硝酸锌的pdms成膜液通过以下方法制备得到：

9、使pdms均匀分散于第一溶剂，得到第一分散液；第一溶剂包括但不限于：正庚烷、正己烷、乙醇、丁醇中的至少一种。例如，第一溶剂可以为正庚烷。第一分散液中pdms的质量浓度为10％；

10、向所述第一分散液中加入所述六水合硝酸锌，混合均匀，得到第二分散液；第二分散液中六水合硝酸锌的质量浓度为1％-50％；

11、向所述第二分散液中加入交联剂和催化剂，混合均匀，得到所述具有六水合硝酸锌的pdms成膜液。

12、在一些可能的实现方式中，所述步骤(2)基膜为附着有2-甲基咪唑的基膜，这通过使基膜对应的基材浸泡至第二2-甲基咪唑的溶液而获得；

13、相应地，将所述基膜提拉至与所述pdms预交联膜相复合，从而使得zif-8粒子继续二次生长，得到所述复合膜中间体。

14、在一些可能的实现方式中，所述2-甲基咪唑溶液均包括：2-甲基咪唑和第二溶剂，所述第二溶剂选自水、甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；第一溶剂和第二溶剂不相容，使得pdms成膜液类似于有机相，2-甲基咪唑溶液类似于水相；

15、所述2-甲基咪唑溶液质量浓度为1％-50％。

16、在一些可能的实现方式中，所述具有六水合硝酸锌的pdms成膜液通过滴加方式置于所述2-甲基咪唑溶液的液面处，且在滴加完毕后，静置10分钟-80分钟。

17、在一些可能的实现方式中，所述步骤(3)将所述基膜提拉至与所述pdms预交联膜相复合，包括：

18、将所述基膜提拉至与所述pdms预交联膜相接触，并整体脱离所述2-甲基咪唑液的液面，在20℃-30℃下静置至少1小时。

19、在一些可能的实现方式中，所述步骤(4)对所述复合膜中间体进行交联处理，得到所述渗透汽化复合膜，包括：

20、对所述复合膜中间体进行干燥处理，在真空条件下，对干燥后的所述复合膜中间体进行交联处理，得到所述渗透汽化复合膜。

21、另一方面，提供了一种渗透汽化膜，所述渗透汽化膜通过上述任一所述的制备方法制备得到；

22、所述渗透汽化膜包括：基膜、pdms膜和zif-8粒子，所述基膜和所述pdms膜层叠布置，所述zif-8粒子至少位于所述pdms膜内部以及所述基膜和所述pdms膜之间的界面处。

23、在一些可能的实现方式中，所述zif-8粒子的粒径为10nm-900nm。

24、再一方面，提供了一种分离方法，所述分离方法包括：基于渗透汽化工艺，利用上述涉及的任一种渗透汽化膜，使目标物质与液态分散介质进行分离；

25、所述目标物质包括有机物；

26、所述液体分散介质包括水。

27、本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

28、本发明实施例提供的渗透汽化膜的制备方法，其制备过程参见图7；通过向含有基膜的2-甲基咪唑溶液中滴加具有六水合硝酸锌的pdms成膜液，具有六水合硝酸锌的pdms成膜液在液面处静置，静置过程中，预交联状态的pdms继续预交联并形成pdms预交联膜，并且，六水合硝酸锌与2-甲基咪唑反应合成zif-8粒子，使得zif-8粒子在pdms预交联膜和液液界面处原位生长，这不仅利于细化zif-8粒子的粒径，还避免zif-8粒子发生团聚，利于使zif-8粒子均匀且高度分散。随后，通过将基膜提拉至与pdms预交联膜相复合以形成复合膜中间体，对复合膜中间体进行交联处理，所制备得到渗透汽化膜兼具优异的膜通量、分离因子、结构稳定性和循环寿命。

技术特征：

1.一种液液界面制备渗透汽化膜的方法，其特征在于，所述渗透汽化膜的制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种液液界面制备渗透汽化膜的方法，其特征在于，所述具有六水合硝酸锌的pdms成膜液通过以下方法制备得到：

3.根据权利要求1所述的一种液液界面制备渗透汽化膜的方法，其特征在于，所述基膜为附着有2-甲基咪唑的基膜，这通过使基膜对应的基材浸泡至2-甲基咪唑溶液而获得；

4.根据权利要求3所述的一种液液界面制备渗透汽化膜的方法，其特征在于，所述2-甲基咪唑溶液包括：2-甲基咪唑和第二溶剂，所述第二溶剂选自水、甲醇、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种；

5.根据权利要求4所述的一种液液界面制备渗透汽化膜的方法，其特征在于，所述2-甲基咪唑溶液的质量浓度为1％-50％。

6.根据权利要求1-3任一项所述的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述具有六水合硝酸锌的pdms成膜液通过滴加方式置于所述2-甲基咪唑溶液的液面处，且在滴加完毕后，静置10分钟-80分钟。

7.根据权利要求1-3任一项所述的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述将所述基膜提拉至与所述pdms预交联膜相复合，包括：

8.根据权利要求1-3任一项所述的渗透汽化膜的制备方法，其特征在于，所述对所述复合膜中间体进行交联处理，得到所述渗透汽化复合膜，包括：

9.一种渗透汽化膜，其特征在于，所述渗透汽化膜通过权利要求1-8任一项所述的方法制备得到；

10.一种分离方法，其特征在于，所述分离方法包括：基于渗透汽化工艺，利用权利要求9所述的渗透汽化膜，使目标物质与液态分散介质进行分离；

技术总结
本发明公开了一种液液界面制备渗透汽化膜的方法，属于膜分离技术领域。该制备方法包括：提供具有六水合硝酸锌的PDMS成膜液，其中，PDMS为预交联状态；向包含有基膜的2‑甲基咪唑溶液中滴加具有六水合硝酸锌的PDMS成膜液，静置，从而在PDMS预交联膜和液液界面处原位生长ZIF‑8粒子；将基膜提拉至与PDMS预交联膜相复合，且ZIF‑8粒子继续二次生长，得到复合膜中间体；对复合膜中间体进行交联处理，得到渗透汽化复合膜。通过使ZIF‑8原位生长，使ZIF‑8粒子均匀且高度分散，提升渗透汽化膜的结构稳定性和使用寿命。

技术研发人员：李杰,张鼐,李岳,宋丹阳,蔡鹏,王乃鑫,安全福
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21