原位生长制备ZIF-8/聚酰胺双层复合纳滤膜及其染料分离性能

以2,6-二氨基吡啶、均苯三甲酰氯为水相和油相单体,通过界面聚合法制备吡啶功能化聚酰胺(PA-PY)膜,随后利用酰氯水解羧基和吡啶氮原子与锌离子的配位作用,在膜表面原位生长ZIF-8(类沸石咪唑酯骨架材料-8),制备了ZIF-8/聚酰胺(ZIF-8/PA-PY)双层复合纳滤膜。扫描电镜分析结果表明:原位生长法可在PA-PY分离层生成晶型结构完整、致密的ZIF-8层,且随着原位生长时间的增加,ZIF-8层逐渐增厚。ZIF-8/PA-PY双层复合纳滤膜对负电性染料的截留率较高,原位生长时间为12h时,双层复合纳滤膜对甲基蓝截留率为97.9%,刚果红为99.6%。     

ZIF-8-NH2/有机硅杂化膜的制备及渗透汽化脱盐性能研究

石油和天然气开采、电厂脱硫及海水淡化等工业活动会产生大量的高含盐废水, 有效处理这些高盐废水是实现液体零排放的关键。本研究以多孔α-Al₂O₃陶瓷膜为支撑体, 将氨基功能化的沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8-NH₂)填充到1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)中, 制得ZIF-8-NH₂/有机硅杂化膜, 将其应用于高浓度盐水渗透汽化脱盐, 并系统考察了ZIF-8-NH₂含量、进料温度与浓度等因素对其脱盐性能的影响。实验结果表明, 与BTESE膜及ZIF-8/BTESE杂化膜相比, 氨基功能化的ZIF-8-NH₂/BTESE杂化膜的水渗透率和盐截留率均有所提高。在连续50 h渗透汽化脱盐测试中, ZIF-8-NH₂/BTESE杂化膜表现出优异的结构稳定性, NaCl表观截留率始终保持在99.95%以上, 水渗透率保持在6.3×10^-11 m³/(m²×s×Pa)以上。此外, NaCl截留率几乎不受进料温度和进料浓度的影响, 在高盐废水处理领域表现出良好的应用前景。     

核壳结构ZIF-8@In2O3纳米棒的制备及其对NO2选择性的提升作用

为了快速准确检测到有毒有害气体NO₂,以水热法合成沸石咪唑酯骨架(zeolitic imidazolate frameworks, ZIF)-8复合In₂O₃纳米棒状复合材料(ZIF-8@In₂O₃),并加工制作成气敏传感器，以检测对NO₂的灵敏度和选择性。利用扫描电镜、透射电镜、比表面积分析技术对ZIF-8@In₂O₃的形貌和结构进行表征，测试复合材料作为传感器的气敏性能。结果表明：成功制备出具有核壳结构的ZIF-88@In₂O₃纳米棒复合材料，在最佳工作温度为220℃时，相比于纯In₂O₃对体积分数为5×10^-5的NO₂的灵敏度223,ZIF-8@In₂O₃的达到254;在三乙胺(triethylamine, TEA)作为干扰性气体的条...     

5-磺基水杨酸掺杂聚吡咯/ZIF67复合材料的超电容性能

为充分利用金属-有机框架化合物(MOF)丰富的多孔结构与导电聚合物的独特掺杂结构,研究掺杂剂对MOF/导电聚合物复合材料的结构及电化学性能的影响,以实现稳定的化学掺杂。通过调控Co²⁺与2-甲基咪唑的摩尔配比常温反应制备得到三维花状结构的ZIF-67(命名为Z8);利用简便的原位聚合反应制备得到5-磺基水杨酸(5-SSA)掺杂聚吡咯(PPy)/Z8复合材料。Z8的引入能在一定程度上减少PPy微球的堆积,其与5-SSA之间的多重氢键、共轭效应等有利于PPy实现稳定的化学掺杂,其有利于电子及电解质离子的快速传输,并为PPy提供支撑。电化学测试结果表明,所有的复合材料中,PPy/10wt%Z8可获得最佳的电化学性能,其在1 A·g^-1的电流密度下的比电容可达300 F·g^-1。以PPy/10wt%Z8为正极,活性炭为负极,柔性碳布作为支撑体,聚乙烯醇(PVA)-H₂SO₄为电解质组装得到柔性非对称超级电容器,在1 mA·cm^-2的电流密度下,其比电容为200 m...     

高性能聚磺酰胺耐酸纳滤复合膜的制备

聚磺酰胺(PSA)是一种常见的耐酸膜材料,通过传统界面聚合法制备的PSA薄层复合膜的通量低,限制了其应用.本文以聚砜(PSf)商品膜为基膜,以单宁酸/铁(TA/Fe)为中间层,1,6-己二胺(HDA)为水相单体,1,3,6-萘三磺酰氯(NTSC)为有机相单体,通过界面聚合法制备了PSA复合膜.通过X射线光电子能谱仪、扫描电镜、原子力显微镜对膜结构和形貌进行表征.研究结果表明,引入中间层后可以在更低的单体浓度下制备连续无缺陷的PSA层,降低了PSA层的厚度和表面粗糙度,制得的PSf-TA/Fe-PSA膜在1 MPa和25℃下,对1 000 mg/L的Na₂SO₄溶液的通量为(18±1.2)L/(m²·h),截留率为99.1%±0.1%,其性能明显高于无中间层的PSf-PSA膜[通量为(5.4±0.3) L/(m²·h);Na₂SO₄截留率为93.3%±1.6%].TA/Fe中间层抑制了胺类单体的扩散,进而抑制了PSA表面凸起等微结构的生长,使PSA层变得更薄...     

功能化无机粒子修饰大孔载体反扩散法制备ZIF-7膜

采用功能化无机粒子“二合一”修饰的方法, 通过将3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)功能化的α-Al₂O₃粒子负载在大孔的管状载体上制备了类沸石咪唑框架(ZIF-7)膜, 考察了APTES的用量对ZIF-7膜制备的影响。结果表明, 嫁接有APTES的α-Al₂O₃粒子负载在载体上, 有效降低了载体表面孔尺寸并增加了载体表面异相成核的位点, 促进了膜的生长, 在APTES与α-Al₂O₃粒子的摩尔比为1:3时, 能够制得致密连续较薄的ZIF-7膜,?膜厚度大约为2~3 μm, H2的渗透通量为 4.70×10^-7 mol/(m²·s·Pa), H₂/CO₂、H₂/N₂的理想分离因数分别为5.87、4.59, 均大于努森扩散系数。     

溶剂冲洗对界面聚合制备中空纤维聚酰胺纳滤膜的影响

以自制的聚砜(PSf)中空纤维超滤膜为基膜,以哌嗪为水相单体,均苯三甲酰氯为有机相单体,在PSf基膜内表面进行界面聚合反应,制备内压式中空纤维聚酰胺纳滤膜.重点研究了溶剂冲洗过程对界面聚合制备中空纤维聚酰胺纳滤膜的影响.此外,考察了哌嗪浓度、均苯三甲酰氯浓度、反应时间等条件对中空纤维纳滤膜脱盐性能的影响,表征了膜表面形貌和化学性质.在最佳条件下制备的内压式中空纤维纳滤膜的纯水渗透通量为124 L/(m²·h·MPa),截留分子量约为360,对不同无机盐的截留顺序为：Na₂SO₄(97.71%)>MgSO₄(95.08%)>CaCl₂(54.44%)>NaCl(16.18%).     

新型MOF@木材复合材料的制备及其染料吸附和阻燃性能研究

金属-有机骨架(MOF)晶体的实际应用通常受其粉末形态的限制。将天然轻木作为基体负载MOF颗粒,采用简便通用的生长策略成功制备了一系列新型MOF@木材(MOF=UiO-66,ZIF-8和ZIF-67)复合材料,并系统研究了其微观结构、阻燃性能及其对亚甲基蓝(MB)染料的吸附行为。研究结果表明,不同晶粒尺寸和形貌的MOF引入木材基体后,大量均匀分布在木材支架内的管腔表面并保持了其结晶度。其中,ZIF-8@木材具有更加优异的MB吸附能力,对MB的去除率为82.5%,最大吸附量可达210.9 mg·g^-1。吸附过程符合伪二阶动力学模型,说明MOF@木材对MB的吸附主要为化学吸附。此外,UiO-66的掺入对木材基体早期热稳定性和炭层形成的影响优于ZIFs。相比于天然木材,UiO-66@木材的热释放峰值(PHRR)由94.5 W·g^-1急剧降至36.5 W·g^-1,总热释放量(THR)从7.7 kJ·g^-1下降到5.4 kJ·g^-1。同时,在800℃的炭化率显著提高了84.8%。本研究为...     

ZIF-8粒子尺寸对PDMS填充膜渗透汽化性能的影响研究

以聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为支撑层,将沸石咪唑酯骨架结构材料(ZIF-8)填充到聚二甲基硅氧烷(PDMS)中,制得ZIF-8/PDMS复合膜,用于渗透汽化分离乙醇/水体系。对ZIF-8/PDMS复合膜进行了表征。考察了不同ZIF-8粒子对ZIF-8/PDMS复合膜渗透汽化分离性能的影响。研究结果表明,在金属离子与有机配体的配合比为1∶2的ZIF-8粒子,操作温度为50℃条件下,ZIF-8/PDMS复合膜的渗透通量为182.4g/(m2·h),分离因子最高为8.8。     

ZIF-8-SiO2的制备及其对U(VI)的吸附

以沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8及硅酸四乙酯(TEOS)为原料制备ZIF-8-SiO₂复合材料,并采用XRD、SEM、EDS等方法对ZIF-8-SiO₂的结构及吸附U(VI)前后的形貌进行表征,结果表明ZIF-8-SiO₂成功制备且对U(VI)具有良好的吸附作用。以静态吸附实验,分别考察了pH值、时间、温度、溶液初始铀浓度、盐浓度及超高压环境等对ZIF-8-SiO₂吸附性能的影响。由实验结果可得,在初始浓度为80 mg·L?1时,25℃下ZIF-8-SiO₂对U(VI)的最大实际吸附量为498 mg·g?1,根据Langmuir模型拟合结果分析得出,ZIF-8-SiO₂对U(VI)的理论吸附量最高可达678.5 mg·g?1,且在200~500 MPa范围内,压强越高越有利于吸附。通过FTIR、XPS等方法对ZIF-8-SiO₂吸附铀酰离子前后的结构进行分析,探究该吸附过程中可能存在的吸附机制。      

ZIF-67@PDA/含氟聚酰亚胺混合基质膜的制备及其气体分离性能

金属有机框架材料(MOF)/聚合物混合基质膜(MMMs)通过结合MOF的分子筛效应和聚合物基质成本较低、加工性能好、机械强度高的特征,使其在气体分离领域展现出巨大的应用前景。然而由于MOF在聚合物基体中存在分散性差问题,极大地限制了其应用。采用溶剂热法合成金属框架材料ZIF-67,并通过溶液氧化法在ZIF-67表面修饰聚多巴胺(PDA)层制备ZIF-67@PDA纳米多孔材料。以4,4’-二氨基二苯醚-2,2’-双(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐(ODA-6 FDA)型含氟聚酰亚胺(FPI)为基体、ZIF-67和ZIF-67@PDA为填料,制备不同质量分数的ZIF-67/FPI和ZIF-67@PDA/FPI。通过FTIR、WAXD、TGA、SEM、比表面和孔径分布分析仪、气体渗透仪等测试对MMMs的结构和性能进行表征并测试了N₂、O₂、CO₂、He 4种气体的渗透性。结果表明：经聚多巴胺修饰后的纳米微孔材料ZIF-67在聚合物基体中能均匀分散并为气体分子的通过提供快速通道,且表现出良好的热稳定性。ZIF-67@PDA对CO<...     

聚两性电解质修饰聚偏氟乙烯膜的制备及抗污染性能

膜污染是膜分离技术广泛应用的瓶颈之一。文中通过自由基接枝聚合法将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)接枝到聚偏氟乙烯(PVDF)膜上构建聚两性电解质化膜表面。研究了改性前后膜表面结构和抗污染性能的变化。随着单体投料量增加,聚两性电解质的接枝率逐渐增加;接枝聚两性电解质后,膜亲水性逐渐增强,膜表面孔尺寸减小。与纯PVDF膜相比,改性膜具有较低的蛋白质吸附量;在牛血清蛋白(BSA)溶液渗透过程中,膜的不可逆污染向可逆污染转化。由于可逆污染可通过简单的纯水清洗得到抑制,改性膜具有较高的通量恢复率。这个结果证明了聚两性电解质的引入赋予PVDF膜良好的抗污染性能。     

基于丹宁酸的低压复合纳滤膜的制备及其染料分离性能

以丹宁酸、异佛尔酮二异氰酸酯为反应物,以聚丙烯腈超滤膜为底膜,采用界面聚合法制备低压复合纳滤膜.ATR-FTIR与扫描电镜(SEM)测试结果表明,PAN表面形成无缺陷丹宁酸(TA)分离层;由于单宁酸(TA)多酚基团的空间位阻作用减慢了界面聚合反应速率,所得纳滤膜表层呈现疏松结构,在0.2MPa低操作压力下,丹宁酸复合纳滤膜的水通量可达15.81L/(m~2 h),甲基蓝截留率为94.5%;随着水相单宁酸浓度的增加,复合纳滤膜的甲基蓝截留率呈现先增加后降低的趋势,水通量的变化规律正好相反;抗污染性能测试表明,以丹宁酸制备的复合纳滤膜具有良好的抗污染性能.     

膜蒸馏用抗污染PVDF复合膜的制备与研究

提高膜表面的疏水化及液体进入压力(LEP)是减缓膜蒸馏过程中膜污染问题的有效策略.以聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜为基膜,采用浸渍涂覆-固化法将乳液组装到PVDF膜表面,制备了具有抗污染性能的复合膜.探究了涂覆时间对膜的形貌及性能的影响,并考察了复合膜的抗污染和抗结垢性能.结果表明,当涂覆时间为20 min时,复合膜的水接触角达到115°,LEP达到0.75 MPa.在DCMD浓缩实验中,复合膜在分别处理质量分数3.5%NaCl、质量浓度50 mg/L的HA和14.7 mmo/L CaSO₄水溶液时,膜通量稳定,冷凝液电导率保持在10μS/cm以内,表现出优异的抗污染和抗结垢性能.此外,考察了中空纤维复合膜的稳定性.结果表明,复合膜在浓缩质量分数3.5%NaCl水溶液时,膜通量为16 kg/(m²·h),冷凝液电导率保持在15μS/cm以内,表现出良好的长期稳定性能.     

PA/PMIA复合纳滤膜的制备及性能研究

以聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)为膜材料，LiCl和水为添加剂，N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂，通过相转化法制备PMIA超滤基膜.以哌嗪(PIP)为水相单体，均苯三甲酰氯(TMC)为油相单体，通过界面聚合法制备PA/PMIA复合纳滤膜.考察了单体浓度对复合纳滤膜渗透分离性能的影响，结果表明，当单体浓度增加时，复合纳滤膜的水通量下降，Na₂SO₄的截留率增大；水相单体PIP质量分数为0.5%,油相单体TMC质量分数为0.07%,反应时间为30 s,后处理温度为70℃,后处理时间为3 min时，所制备的PA/PMIA复合纳滤膜的水通量为508.9 L/(m²·h·MPa),Na₂SO₄截留率为98.24%,酰胺(PA)层厚度为40 nm,接触角为44°;PA/PMIA复合纳滤膜在有机溶剂和酸碱中浸泡30 d后，仍保持稳定的Na₂SO₄截留率.     

微波辅助加热法制备ZIF-8工艺研究

以六水合硝酸锌和2-甲基咪唑为原料,以二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂,以丙酮为纯化试剂,通过微波辅助加热法合成沸石咪唑酯骨架材料-8(ZIF-8),并采用XRD、BET和SEM对制得产物的结构与性能进行表征分析。研究结果表明,微波辅助加热法制备ZIF-8晶体的最佳工艺条件:当六水合硝酸锌和2-甲基咪唑的摩尔配合比为1∶4、反应时间为50min、反应温度为130℃时,可制得形貌为六棱柱、结晶度较高、比表面积较大的ZIF-8晶体,产率达到43.76%,比表面积达到1878.48m2/g。     

用于C3H6/C3H8分离的ZIF-8混合基质炭膜

以ZIF-8为掺杂剂，通过对混合基质聚合物膜高温炭化制备了混合基质炭膜.通过XRD、SEM、N₂吸附等表征方法探究了ZIF-8高温热解前后微观形貌和孔结构特征对炭膜微孔结构和炭结构的影响，并考察了ZIF-8掺杂量与炭化温度对混合基质炭膜C₃H₆/C₃H₈渗透分离性能的影响.结果表明，ZIF-8经550℃热处理后仍能够部分保持其微观形貌和孔结构，同时ZIF-8热解衍生多孔炭的引入增加了炭膜具有筛分功能的极微孔含量，因而显著提高了混合基质炭膜对C₃H₆/C₃H₈的分离选择性.在ZIF-8掺杂质量分数1%和炭化温度550℃下，所制备ZIF-8混合基质炭膜的C₃H₆渗透系数高达174 Barrer, C₃H₆/C₃H₈分离选择性为14.4,与未掺杂的纯炭膜相比(C     

SiO2/聚苯乙烯疏水复合微球的一步法合成和性能

提出了以苯乙烯、二乙烯基苯和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)为单体，通过伴随着溶胶-凝胶反应的悬浮聚合法一步制备表面构筑有SiO₂粗糙结构的交联聚苯乙烯微球(SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球)。研究了油相组成、KH570用量和溶胶-凝胶反应条件对SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球强度和疏水性能的影响。结果表明，当弃除油相中的溶剂甲苯，在50℃的恒温反应阶段采用氨水调控体系pH值为10~11时可以获得兼具持久疏水性能、高强度和超低密度的SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球。SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球的表观密度约0.9917 g?cm?3，69 MPa的闭合压力下破碎率低至2.53%，表面静态水接触角高达140.7°，耐热性能优异(玻璃化转变和分解温度分别高达160℃和390℃)。尤其是，在涠州X油田A5井的螯合酸HD和FA中持续回流30天的过程中，SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球表面的接触角变化仍分别保持在±10%和±7%以内。SiO₂/聚苯乙烯疏水复合微球具备作为深部储层开采用支撑剂的极大潜力，也可用作封隔体控水工艺中的充填材料。      

聚丙烯腈静电纺丝膜表面界面聚合制备复合纳滤膜

以聚丙烯腈静电纺丝膜为基膜,哌嗪(PIP)和均苯三甲酰氯(TMC)为单体,采用界面聚合法制备新型的复合纳滤膜,并对其性能进行了表征.实验重点研究了界面聚合中参加反应单体的浓度对界面聚合的影响.并用表面全反射红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电镜(SEM)分别对界面聚合前后膜表面化学组成和膜表面、断面的微观结构进行了表征.最后还对复合膜的分离性能进行了测试,在0.3 MPa、25℃条件下,膜的纯水通量为14 L/(m2· h),复合膜对2 000 mg/L NaCl和Na2 SO4以及10 mg/L的固绿和甲基橙小分子的截留率分别为27.92％、95.13％、93.59％和95.81％,达到了纳滤分离级别.     

蒸汽相转换法制备ZIF-8膜及其气体分离性能探究

金属有机骨架ZIF-8具有合适的孔道尺寸、优良的化学稳定性和热稳定性,在气体分离方面有潜在的应用价值.针对工业大孔载体成膜困难、不致密、通量低的问题,本文采用限制性内扩散法在大孔载体内部制备致密的ZIF-8膜,并对其合成机理进行探究,同时探究内扩散时间、晶化温度、溶剂的量等因素对膜分离性能的影响,采用X射线衍射、扫描电子显微镜等技术对膜的形貌和结构进行表征.研究结果表明,以甲醇作为溶剂,使用氧化锌凝胶,内扩散时间为10 s,在170℃晶化时间为10 h时,成功在管状大孔载体孔内制备致密的膜.单组分气体渗透实验结果表明,在25℃和0.1 MPa条件下,H₂的渗透速率为5.53×10^-7 mol/(m²·s·Pa),H₂/CO₂、H₂/N₂和H₂/CH₄的理想选择性分别为13.20、12.96和12.89.