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親疏水性CuBTC/PVDF復合膜應用

導讀:采用水熱法合成親水性的CuBTC金屬有機骨架(MOFs)顆粒，采用聚乙烯醇(PVA)作為黏合劑，用抽濾的方法將CuBTC顆粒附載在聚偏氟乙烯(PVDF)膜上，之后用戊二醛(GA)對PVA進行交聯(lián)，制備出表層親


返回列表 來源：未知 發(fā)布日期：2020-04-03 08:42【大 中 小】
在膜蒸餾過程中，常用的是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)，聚丙烯(PP)等疏水性微孔膜，這些膜具有較好的機械強度、耐磨性、耐腐蝕性以及熱穩(wěn)定性等優(yōu)點。但是潛在的膜潤濕和膜污染問題會降低膜蒸餾的通量及效率，其中油類物質對膜的污染較為嚴重，阻礙膜蒸餾在實際生產(chǎn)中的應用。

天津津騰實驗設備有限公司發(fā)現(xiàn)本文采用水熱法合成了具有大比表面積、高孔隙率、性質穩(wěn)定的CuBTCMOF顆粒，并以PVA作為黏合劑，用抽濾的方式將CuBTC顆粒穩(wěn)定的附載在PVDF商業(yè)膜表面。對CuBTC顆粒和復合膜進行了一系列的表征，發(fā)現(xiàn)合成的CuBTC顆粒表現(xiàn)出較好的性能，復合膜強度和韌性優(yōu)良。在以35g/L的氯化鈉溶液和1g/L的原油配制的含油高鹽溶液作為進料液的條件下，將PVDF原膜和CuBTC/PVDF復合膜進行直接接觸膜蒸餾實驗，考察了兩種膜的抗油污染能力。

1材料
商業(yè)PVDF微濾膜(平均孔徑0.45μm)購自天津津騰實驗設備有限公司；三水合硝酸銅(Cu(NO3)2·3H2O，AR，99%)購自上海麥克林生化科技有限公司；1,3,5-苯三甲酸(BTC，98%)、聚乙烯醇(PVA，1799型)購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氯化鈉(NaCl，GR)、戊二醛(GA，AR)、無水乙醇(EtOH，AR)、鹽酸(HCl，AR)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF，AR)購自國藥集團化學試劑有限公司；原油取自中油集團大慶油田。以上試劑均未進一步處理，實驗所用的水是實驗室自制去離子水。

2.膜的孔徑、孔徑分布及孔隙率
PVDF原膜和復合膜的孔徑分布，從可以看出，PVDF、PVDF-M1、PVDF-M3和PVDF-M4膜的孔徑分布集中，而PVDF-M4膜的孔徑分布較為分散，說明PVDF-M4膜孔徑大小不均勻，這可能是CuBTC含量過多導致膜孔的部分堵塞。表2顯示的是PVDF原膜和復合膜的厚度、平均孔徑和孔隙率，隨著CuBTC含量的增加，膜厚度逐漸增大，平均孔徑和孔隙率逐漸減小，并且當CuBTC含量增加到0.8g時，膜厚度增加原膜的2倍左右，平均孔徑減小的比較大，孔隙率也降到了50%以下，增大了膜蒸餾過程中的傳質阻力，勢必會對膜蒸餾通量造成較大的影響。

3.結論
(1)XRD圖譜分析、SEM觀測和BET測試結果表明水熱合成的CuBTC樣品有較高的純度，特定的形貌及優(yōu)良的性質。
(2)從SEM對膜表面的平面及斷面觀測可以看出CuBTC顆?？梢跃鶆虻母捷d在PVDF膜表面；并且從膜蒸餾實驗前后膜表面對比圖可以看出，用GA交聯(lián)的PVA可以穩(wěn)固顆粒與顆粒、顆粒與膜之間的狀態(tài)。
(3)將不同質量的CuBTC(0.2g、0.4g、0.6g和0.8g)抽濾在PVDF膜上，通過對四種復合膜的接觸角、孔徑、孔徑分布和孔隙率進行分析，結果表明0.6gCuBTC的PVDF-M3膜更適合抗油DCMD實驗。
(4)以2g原油和2LNaCl溶液(35g/L)配制的含油高鹽溶液作為進料液，經(jīng)過24h的DCMD實驗，PVDF-M3復合膜比PVDF原膜表現(xiàn)出更好的抗油性能，表面幾乎無污染，并可以保持穩(wěn)定的通量，可以適用于長期的DCMD實驗。


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