亲疏水性CuBTC/PVDF复合膜应用

导读:采用水热法合成亲水性的CuBTC金属有机骨架(MOFs)颗粒，采用聚乙烯醇(PVA)作为黏合剂，用抽滤的方法将CuBTC颗粒附载在聚偏氟乙烯(PVDF)膜上，之后用戊二醛(GA)对PVA进行交联，制备出表层亲

来源：未知发布日期：2020-04-03 08:42【大中小】

在膜蒸馏过程中，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，这些膜具有较好的机械强度、耐磨性、耐腐蚀性以及热稳定性等优点。但是潜在的膜润湿和膜污染问题会降低膜蒸馏的通量及效率，其中油类物质对膜的污染较为严重，阻碍膜蒸馏在实际生产中的应用。

天津津腾实验设备有限公司发现本文采用水热法合成了具有大比表面积、高孔隙率、性质稳定的CuBTCMOF颗粒，并以PVA作为黏合剂，用抽滤的方式将CuBTC颗粒稳定的附载在PVDF商业膜表面。对CuBTC颗粒和复合膜进行了一系列的表征，发现合成的CuBTC颗粒表现出较好的性能，复合膜强度和韧性优良。在以35g/L的氯化钠溶液和1g/L的原油配制的含油高盐溶液作为进料液的条件下，将PVDF原膜和CuBTC/PVDF复合膜进行直接接触膜蒸馏实验，考察了两种膜的抗油污染能力。

1材料
商业PVDF微滤膜(平均孔径0.45μm)购自天津津腾实验设备有限公司；三水合硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O，AR，99%)购自上海麦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)购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氯化钠(NaCl，GR)、戊二醛(GA，AR)、无水乙醇(EtOH，AR)、盐酸(HCl，AR)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF，AR)购自国药集团化学试剂有限公司；原油取自中油集团大庆油田。以上试剂均未进一步处理，实验所用的水是实验室自制去离子水。

2.膜的孔径、孔径分布及孔隙率
PVDF原膜和复合膜的孔径分布，从可以看出，PVDF、PVDF-M1、PVDF-M3和PVDF-M4膜的孔径分布集中，而PVDF-M4膜的孔径分布较为分散，说明PVDF-M4膜孔径大小不均匀，这可能是CuBTC含量过多导致膜孔的部分堵塞。表2显示的是PVDF原膜和复合膜的厚度、平均孔径和孔隙率，随着CuBTC含量的增加，膜厚度逐渐增大，平均孔径和孔隙率逐渐减小，并且当CuBTC含量增加到0.8g时，膜厚度增加原膜的2倍左右，平均孔径减小的比较大，孔隙率也降到了50%以下，增大了膜蒸馏过程中的传质阻力，势必会对膜蒸馏通量造成较大的影响。

3.结论
(1)XRD图谱分析、SEM观测和BET测试结果表明水热合成的CuBTC样品有较高的纯度，特定的形貌及优良的性质。
(2)从SEM对膜表面的平面及断面观测可以看出CuBTC颗粒可以均匀的附载在PVDF膜表面；并且从膜蒸馏实验前后膜表面对比图可以看出，用GA交联的PVA可以稳固颗粒与颗粒、颗粒与膜之间的状态。
(3)将不同质量的CuBTC(0.2g、0.4g、0.6g和0.8g)抽滤在PVDF膜上，通过对四种复合膜的接触角、孔径、孔径分布和孔隙率进行分析，结果表明0.6gCuBTC的PVDF-M3膜更适合抗油DCMD实验。
(4)以2g原油和2LNaCl溶液(35g/L)配制的含油高盐溶液作为进料液，经过24h的DCMD实验，PVDF-M3复合膜比PVDF原膜表现出更好的抗油性能，表面几乎无污染，并可以保持稳定的通量，可以适用于长期的DCMD实验。

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亲疏水性CuBTC/PVDF复合膜应用

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