二次生长法制备ZIF-8中空纤维膜的研究文献综述

 2021-09-25 08:09

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1.1 研究背景

金属有机骨架(MOFs)已经出现高级类型的用于制造作为多孔性固体膜。然而,它仍然是具有挑战性的,以制备均匀分散的健壮的MOF杂化膜。在此,我们提出了一个简单而强大的策略,即,协调推动原位自组装,对于MOF混合动力的制造膜。好的协调相互作用的基础金属离子和配位体和所述官能团之间有机聚合物,这种方法被证实是可行用于生产稳定的膜具有大大改善MOF的粒子分散在和兼容性与聚滨海,从而提供出色的分离能力。作为实验证明理念,高品质的ZIF-8 PSS膜制成的表现出优异的性能在纳滤和水的染料的分离。

污水处理一直是吸引强烈关注许久[1]。作为最大的纺织品制造中的一个在世界各国,中国正在从严重的水患污染印染纺织工厂[2]。印染废水,其中包括传统的处置过程凝固,吸收,化学降解,通常是通过加入新的化学物质的染料溶液的功能,从而导致二次污染[3]。作为比较这些方法中,膜分离是更清洁,更方便,更节能的用于废水处理,特别是对染料的去除[4]

很多有机聚合物膜和无机沸石膜已经探索各种膜分离[5]。但是,穷人机械和热前者的稳定性和后者限制脆性它们在某些情况下,应用程序[6]。有机/无机杂化

膜,结合两者有机的特点聚合物和无机材料通常可以克服这些不足之处,因此可用于广泛的应用非常有前途[7]。但是,所述的有机聚合物的相容性与无机粒子呈现在一个重大的挑战制造这些膜[8]。相容性差常导致稳定性差和缺陷在所得的膜,该妥协的分离性能[7-9]。均值同时,无机粒子的大小和分散在所述控制聚合物也是制造良好的膜是一个挑战[9]

几种类型的无机材料中已经使用使杂化膜[10]。特别地,多孔无机固体是非常有吸引力的,因为它们的多孔结构和高表面积可以增加表面粗糙度,整体的孔隙率,以及膜的最终分离能力[11]。然而,大多数使用多孔固体至今已经纯粹无机的,并且其与有机聚合物的相容性是通常较差。金属有机骨架(MOFs)有涌现出了优异的新型的多孔的固体[12]。两个金属离子和在MOFs材料的有机配体的存在下导致其颗粒与有机的更好的相容性聚合物膜。此外,该孔尺寸形状,表面性质,和MOFs材料的粒度可以容易地调整以适合用于膜制造的要求以及应用[13]

尽管上述优点,它仍然是挑有挑战性以制备均匀分散的基于MOF混合膜。常用coblending方法具有被采用为基于MOF膜的制造[14-16]。例如,江等人[15]。与Wijenayake等[16]。分别制备MIL-101(Cr)的和的ZIF-8杂化膜。他们发现的分离性能这些膜可以通过增加负载来提高财政部颗粒。然而,在高负荷时,颗粒优选的附聚,因此导致在膜中并因此该颗粒的不均匀分散分离性能较差。最近,我们开发同时喷雾coblending方法制造财政部的杂化膜;用这种方法,MOF颗粒凝聚可以避免到某种程度[17]。然而,该方法从开始的大废物遭受材料和从所用的有机高环境污染溶剂。

1.2 ZIF-8中空纤维膜的制备

1.2.1 ZIF-8中空纤维膜的制备方法

二次生长法的介绍:

根据经典的晶体形成理论,二次生长法能够跳过晶体的成核期并通过缩短晶化时间来控制膜的形成.此外,二次生长法能够确保沸石晶粒在载体表面上生长而不是在溶液中生长,并且限制了晶核转变为其他晶体。

二次生长法的优点是容易控制膜的厚度和定向生长。但是如何实现这个方法也有两个难点,一是如何制备胶体悬浮液;二是如何在载体表面铆接均一的晶种。如何解决这两个问题对于合成高质量的沸石膜来说非常重要。关于如何制备稳定的胶体悬浮液,已有了详尽报道.而在载体上涂上均匀的晶种方法,国内外也有了大量报道.尽管这些涂种方法都能在一定程度上改善膜的质量,但是都存在着一定的局限性.文中总结了二次生长法中的各种涂种技术,并对其进行了简要的评述[18]

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