MOF原位生长改性聚对氯甲基苯乙烯-聚偏氟乙烯正渗透复合膜及其对乳化油废水的抗污染性

金属-有机框架(MOF)材料有望提高正渗透(FO)膜的水通量和抗污染性，以提高其对乳化油废水的分离性能。为将MOF引入FO膜，首先通过相转化法制备聚对氯甲基苯乙烯-聚偏氟乙烯(PCMS-PVDF)共混底膜，以底膜中的氯甲基基团(-CH₂Cl)为反应位点与2-甲基咪唑(Hmim)中的仲胺或叔胺反应，接着与硝酸锌(Zn(NO₃)₂)反应，以在膜表面原位生长金属有机骨架沸石咪唑酯骨架-8 (ZIF-8)，最后经界面聚合制备抗污染FO复合膜。通过SEM、XPS、FTIR和接触角测定仪等对底膜和FO膜的表面化学结构及膜亲/疏水性能等进行表征。结果表明：ZIF-8均匀生长在PCMS-PVDF底膜表面，且该纳米粒子为形状较规则的立方晶体。由于ZIF-8的存在使底膜表面较疏水，但界面聚合后形成的聚酰胺层重新使膜表面变为亲水。对膜的渗透分离和抗污染性研究表明，在FO模式下，以1 mol/L的NaCl为汲取液时，未经ZIF-8改性的FO膜(PCMS-PVDF-FO)水通量仅为12.4 L·m^-2·h^-1     

UiO-66-NH2与季铵盐协同改性正渗透膜及其对染料废水分离性能

为了提高正渗透(FO)膜对染料的分离与抗污染性能，采用共混相转化法将聚对氯甲基苯乙烯(PCMS)引入聚偏氟乙烯(PVDF)多孔支撑底膜中，经UiO-66-NH₂与PCMS上的氯甲基的亲核取代反应，使UiO-66-NH₂均匀地固定在膜表面，进一步通过改进的界面聚合工艺即在其水相溶液中添加苯基三甲基氯化铵(TMPAC)，制备同时具有高渗透性能和抗污染性的FO复合膜。对支撑底膜和FO膜的结构和性能进行分析表征，并通过FO装置测试FO膜渗透分离和抗污染性能。结果表明，UiO-66-NH₂的引入有效提升了FO膜的亲水性、荷电性及渗透性能，界面聚合工艺中季铵盐的加入极大提升了FO膜的分离和抗污染性能。改性后的FO膜(M2-T)纯水通量可达到22.4 L·m^-2·h^-1，对染料废水中罗丹明6G和橙黄G的截留率可达97.82%和99.84%，经过6 h的罗丹明6G运行后，归一化通量衰减率仅为10.18%，纯水通量恢复率仍有95.66%。