CN114832641B - 一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法 - Google Patents
一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114832641B CN114832641B CN202210599659.8A CN202210599659A CN114832641B CN 114832641 B CN114832641 B CN 114832641B CN 202210599659 A CN202210599659 A CN 202210599659A CN 114832641 B CN114832641 B CN 114832641B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heat exchange
- total heat
- zif
- exchange membrane
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 239000013153 zeolitic imidazolate framework Substances 0.000 title claims abstract description 83
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 title claims abstract description 35
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 70
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 102
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 68
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 56
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 47
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 31
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical group CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 19
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 17
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical group NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 claims description 16
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 14
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 12
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 150000001263 acyl chlorides Chemical class 0.000 claims description 8
- 239000013173 zeolitic imidazolate framework-9 Substances 0.000 claims description 8
- HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 1H-benzimidazole Chemical compound C1=CC=C2NC=NC2=C1 HYZJCKYKOHLVJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000003446 ligand Substances 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 4
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate hexahydrate Chemical group O.O.O.O.O.O.[Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QGUAJWGNOXCYJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 abstract description 53
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 41
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 13
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 abstract description 8
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004887 air purification Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007791 dehumidification Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 abstract 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 44
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 29
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 26
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 23
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 23
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 12
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 11
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-1h-imidazole Chemical compound CC1=NC=CN1 LXBGSDVWAMZHDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 7
- 239000013172 zeolitic imidazolate framework-7 Substances 0.000 description 7
- 239000013154 zeolitic imidazolate framework-8 Substances 0.000 description 7
- MFLKDEMTKSVIBK-UHFFFAOYSA-N zinc;2-methylimidazol-3-ide Chemical compound [Zn+2].CC1=NC=C[N-]1.CC1=NC=C[N-]1 MFLKDEMTKSVIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 3
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 1-(1-adamantyl)-3-aminothiourea Chemical group C1C(C2)CC3CC2CC1(NC(=S)NN)C3 XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229940094933 n-dodecane Drugs 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/14—Dynamic membranes
- B01D69/141—Heterogeneous membranes, e.g. containing dispersed material; Mixed matrix membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/66—Polymers having sulfur in the main chain, with or without nitrogen, oxygen or carbon only
- B01D71/68—Polysulfones; Polyethersulfones
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
- F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
- F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法,本发明制备的全热交换膜包括:聚砜多孔支撑层、聚酰胺致密皮层以及包覆或在膜表面的ZIF颗粒,聚酰胺致密皮层复合在聚砜多孔支撑层上;本发明制备的全热交换膜具有高透湿高阻气(CO2)的特点以及良好的热回收效率,主要应用于空气全热回收,空调暖通能量回收,室内空气净化,空气除湿与热湿回收,化工环保领域。
Description
技术领域
本发明属于透湿阻气与热回收领域,具体涉及一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法。
背景技术
研究数据表明,我国电力能源消耗近三分之一用于居民楼及商城,而在其中又有将近一半的电力用于空调。另外,人们有80%以上的时间在室内度过,所以在空调的频繁使用过程中,通风显得极为重要。出于节约能源,保护环境和身体健康的角度,使用全热交换节能原理的通风***在保持人体健康和节能方面发挥着重要作用。利用室外新鲜空气交换室内污染空气(如二氧化碳、甲醛等有害气体)来改善室内空气质量的同时,为了减少调节新鲜空气温度所需的能量,科学家们设计了全热交换器作为节能型新风***的核心装备来使室外新鲜空气与室内污染空气之间进行能量回收。随着膜技术的快速发展,以膜为热回收介质的全热交换器在含有ZIF纳米粒子的改性下,在保障通风效果的前提下,能达到很好能量回收以及气体(如CO2)阻隔效果。
全热交换器是通过全热交换膜作为媒介,通过显热交换和潜热交换获得高效率的回收。显热交换无传质过程,仅使新风和排风通过能量传递,从而发生温度的变化;而潜热交换则是在新风和排风之间发生水蒸汽质量交换,从而调节空气中水汽浓度,引起水汽潜热的增加或减少,达到节能的目的。由于空气中水蒸气的汽化潜热很高,所以在湿空气中的能量比重较大。因此,室内外空气的全热交换的潜热贡献率远远大于显热贡献率。因此,为了提高全热交换器的能量回收率,保障封闭空间内的新鲜空气,提高全热交换膜的透湿阻气性能是重要的研究方向。
就目前而言,全热交换设备的核心部件全热交换膜大多采用国外的商业纸膜,为了打破发达国家的技术壁垒,获得低成本高性能的全热交换膜是本领域科研人员目前需要面临的挑战。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明提供了一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法。
本发明的技术方案如下:
一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法,所述方法为:
将PSf(聚砜)支撑膜置于含有ZIF颗粒的水相中浸泡,之后取出晾干,接着置于油相中浸泡,之后取出烘干,再用水浸泡洗涤(洗去残余的ZIF颗粒),真空干燥即得所述的全热交换膜;
或者,所述方法为:
将PSf支撑膜置于水相中浸泡,之后取出晾干,接着置于含有ZIF颗粒的油相中浸泡,之后取出烘干,再用水浸泡洗涤,真空干燥即得所述的全热交换膜;
或者,所述方法为:
将PSf支撑膜置于ZIF分散液中浸泡,之后取出晾干,然后置于水相中浸泡,之后取出晾干,接着置于油相中浸泡,之后取出烘干,再用水浸泡洗涤,真空干燥即得所述的全热交换膜。
其中,
所述ZIF颗粒选自ZIF-7、ZIF-8、ZIF-9或ZIF-67等,ZIF颗粒的制备方法为:
将金属盐溶液和咪唑配体溶液混合并搅拌(6h),然后静置沉淀(16h),待分层后离心,取沉淀物洗涤、干燥,即得ZIF颗粒;(或者,也可以直接购买成品ZIF颗粒)
所述金属盐溶液的浓度为0.01mol/150mL,金属盐选自六水合硝酸锌或六水合硝酸钴,溶剂选自水或甲醇;
所述咪唑配体溶液的浓度为0.04mol/150mL,咪唑配体选自苯并咪唑或2-甲基咪唑,溶剂选自水或甲醇;
所述含有ZIF颗粒的水相是将ZIF颗粒添加至水相中而得;所述水相为二胺类单体的水溶液,二胺类单体选自间苯二胺或乙二胺等;所述含有ZIF颗粒的水相中,二胺类单体的浓度为20g/L,ZIF颗粒的浓度为0.4g/L;
所述含有ZIF颗粒的油相是将ZIF颗粒添加至油相中而得;所述油相为酰氯类单体溶于有机溶剂的溶液,酰氯类单体选自1,3,5苯三甲酰氯或对苯二甲酰氯等,有机溶剂选自正己烷或正十二烷等;所述含有ZIF颗粒的油相中,酰氯类单体的浓度为1g/L,ZIF颗粒的浓度为0.4g/L;
所述ZIF分散液由ZIF颗粒分散在水或烷烃类溶剂中而得,浓度为0.4g/L;
上述浸泡的时间均为4min;
上述烘干温度为80℃,烘干时间为15min;
上述真空干燥的温度为60℃,时间为120min。
本发明制备的全热交换膜包括:聚砜(PSf)多孔支撑层、聚酰胺(PA)致密皮层以及包覆或在膜表面的ZIF颗粒,聚酰胺致密皮层复合在聚砜多孔支撑层上;
其中,ZIF颗粒的粒径大小为0.5~4um,ZIF颗粒的形状为硬币形、扁六边形、片状近六面体或十八面体;
聚酰胺致密皮层的厚度在300nm~3um;
全热交换膜表面粗糙度(Ra)在50~150nm,水接触角(CA)在80~125°。
本发明的有益效果在于:
本发明提供了一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法。本发明制备的全热交换膜具有高透湿高阻气(CO2)的特点以及良好的热回收效率,主要应用于空气全热回收,空调暖通能量回收,室内空气净化,空气除湿与热湿回收,化工环保领域。
附图说明
图1:实施例1制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图2:实施例2制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图3:实施例3制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图4:对比例1制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图5:实施例1和对比例1制备的全热交换膜的水接触角。
图6:实施例1和对比例1制备的全热交换膜的原子力显微镜。
图7:实施例4制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图8:实施例5制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图9:实施例6制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图10:实施例7制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图11:实施例4~7和对比例1制备的全热交换膜的水接触角。
图12:实施例4和对比例1制备的全热交换膜的原子力显微镜。
图13:实施例8制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图14:实施例9制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图15:实施例10制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图16:实施例11制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图17:实施例12制备的全热交换膜的扫面电镜图。
图18:实施例9、11和对比例1制备的全热交换膜的水接触角。
图19:实施例9、11和对比例1制备的全热交换膜的原子力显微镜。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步描述本发明,但本发明的保护范围并不仅限于此。
以下实施例中用到的聚砜超滤膜由杭州水处理技术研究开发中心提供。
实施例1
(1)称取0.01mol Zn(NO3)2·6H2O溶解于150mL去离子水中,称取0.04mol苯并咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-7颗粒。
(2)称取2g间苯二胺和0.04gZIF-7颗粒分散于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯溶解于100mL正己烷中为油相。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例1所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表1,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为2151g/m2.24h,CO2透过量为51GPU,焓交换效率为64.03%。
实施例2
(1)称取0.01mol Zn(NO3)2·6H2O溶解于150mL去离子水中,称取0.08mol2-甲基咪唑溶解于150mL去离子水中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-8颗粒。
(2)称取2g间苯二胺和0.04gZIF-8颗粒分散于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯100mL溶解于正己烷中为油相。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例2所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表1,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为1755g/m2.24h,CO2透过量为62GPU,焓交换效率为61.02%。
实施例3
(1)称取0.01mol Co(NO3)2·6H2O溶解于150mL甲醇中,称取0.04mol2-甲基咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-67颗粒。
(2)称取2g间苯二胺和0.04gZIF-9颗粒分散于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯溶解于100mL正己烷中为油相。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例3所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表1,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为1869g/m2.24h,CO2透过量为17GPU,焓交换效率为62.25%。
实施例4
(1)称取0.01mol Zn(NO3)2·6H2O溶解于150mL去离子水中,称取0.04mol苯并咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-7颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯和0.04gZIF-7颗粒分散于100mL正己烷中为油相。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例4所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表2,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为2067g/m2.24h,CO2透过量为95GPU,焓交换效率为59.10%。
实施例5
(1)称取0.01mol Zn(NO3)2·6H2O溶解于150mL去离子水中,称取0.08mol2-甲基咪唑溶解于150mL去离子水中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-8颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯和0.04gZIF-8颗粒分散于100mL正己烷中为油相。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例5所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表2,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为2030g/m2.24h,CO2透过量为73GPU,焓交换效率为62.57%。
实施例6
(1)称取0.01mol Co(NO3)2·6H2O溶解于150mL去离子水中,称取0.04mol苯并咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-9颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯和0.04gZIF-9颗粒分散于100mL正己烷中为油相。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例6所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表2,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为2149g/m2.24h,CO2透过量为11GPU,焓交换效率为60.46%。
实施例7
(1)称取0.01mol Co(NO3)2·6H2O溶解于150mL甲醇中,称取0.04mol2-甲基咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-67颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯和0.04gZIF-9颗粒分散于100mL正己烷中为油相。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例7所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表2,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为2016g/m2.24h,CO2透过量为31GPU,焓交换效率为60.94%。
实施例8
(1)称取0.01mol Zn(NO3)2·6H2O溶解于150mL去离子水中,称取0.04mol苯并咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-7颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯溶解于100mL正己烷中为油相,称取0.04gZIF-7颗粒分散在100mL水中为ZIF分散液。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的ZIF分散液中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例8所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表3,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为1987g/m2.24h,CO2透过量为76GPU,焓交换效率为64.29%。
实施例9
(1)称取0.01mol Zn(NO3)2·6H2O溶解于150mL去离子水中,称取0.08mol2-甲基咪唑溶解于150mL去离子水中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-8颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯溶解于100mL正己烷中为油相,称取0.04gZIF-8颗粒分散在100mL水中为ZIF分散液。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的ZIF分散液中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例9所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表3,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为1950g/m2.24h,CO2透过量为36GPU,焓交换效率为58.10%。
实施例10
(1)称取0.01mol Co(NO3)2·6H2O溶解于150mL去离子水中,称取0.04mol苯并咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-9颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯溶解于100mL正己烷中为油相,称取0.04gZIF-9颗粒分散在100mL正己烷中为ZIF分散液。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的ZIF分散液中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例10所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表3,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为2213g/m2.24h,CO2透过量为253GPU,焓交换效率为62.66%。
实施例11
(1)称取0.01mol Co(NO3)2·6H2O溶解于150mL甲醇中,称取0.04mol2-甲基咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-67颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯溶解于100mL正己烷中为油相,称取0.04gZIF-67颗粒分散在100mL水中为ZIF分散液。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的ZIF分散液中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例11所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表3,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为1926g/m2.24h,CO2透过量为8GPU,焓交换效率为62.42%。
实施例12
(1)称取0.01mol Co(NO3)2·6H2O溶解于150mL甲醇中,称取0.04mol2-甲基咪唑溶解于150mL甲醇中,溶解完全后将两溶液混合并搅拌6h,搅拌完成后静置16h,带液体分层后取下层浊液离心分离,取沉淀洗涤,干燥后即得ZIF-67颗粒。
(2)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中为水相,称取0.1g1,3,5-苯三甲酰氯溶解于100mL正己烷中为油相,称取0.04gZIF-67颗粒分散在100mL正己烷中为ZIF分散液。
(3)将聚砜超滤膜浸泡在步骤(2)准备好的ZIF分散液中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的水相中,4min后取出晾干后浸泡入步骤(2)准备好的油相中,4min后取出80℃烘干15min。
(4)将步骤(3)烘干的膜浸泡于水中,洗去残余的ZIF颗粒后真空干燥,保存等待测试。
实施例12所制备的一种共混ZIF系列材料的聚酰胺混合基质全热交换膜的水蒸气透过量、CO2透过量和焓交换效率见附表3,该全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为1986g/m2.24h,CO2透过量为39GPU,焓交换效率为61.33%。
对比例1
(1)称取2g间苯二胺溶解于100mL去离子水中,将聚砜超滤膜浸泡在水相单体中4min后晾干,形成水相层。
(2)称取0.1g均苯三甲酰氯溶解于100mL正己烷中,将步骤(1)得到的膜与有机相单体接触4min后,在烘箱中80℃烘15min,保存待测试。
对比例1所制备的一种全热交换膜的厚度为120±5um,透湿量为1731g/m2.24h,CO2透过量为91GPU,焓交换效率为57.6%。
表1列出了实施例1-3及对比例1的全热交换膜的透湿量、CO2透过量和焓交换效率,实施例的透水性能高于对比例,实施例的CO2阻隔性能高于对比例,实施例的焓交换性能略高于对比例;在各项表征中,发现添加ZIF颗粒的实施例的PA层均厚于对比例,且表面有PA突起团聚的现象,可能是团聚下含有ZIF颗粒导致;实施例1的接触角大于对比例,表面粗糙度也大于对比例。
表1全热交换膜的透湿量、CO2透过量和焓交换效率
表2列出了实施例4-7及对比例1的全热交换膜的透湿量、CO2透过量和焓交换效率,实施例的透水性能高于对比例,部分实施例的CO2阻隔性能高于对比例,实施例的焓交换性能略高于对比例;在各项表征中,发现添加ZIF颗粒的实施例的PA层均厚于对比例,实施例4、6、7表面都能观察到有ZIF颗粒附着;实施例4-7的接触角大于对比例,实施例6的表面粗糙度也大于对比例。
表2全热交换膜的透湿量、CO2透过量和焓交换效率
表3列出了实施例8-12及对比例1的全热交换膜的透湿量、CO2透过量和焓交换效率,实施例的透水性能高于对比例,部分实施例的CO2阻隔性能高于对比例,实施例的焓交换性能略低于对比例;在各项表征中,发现添加ZIF颗粒的实施例的PA层均厚于对比例,且表面有PA突起团聚的现象,可能是团聚下含有ZIF颗粒导致;实施例9、11的接触角大于对比例,表面粗糙度也大于对比例。
表3全热交换膜的透湿量、CO2透过量和焓交换效率
Claims (5)
1.一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法,其特征在于,所述方法为:
将PSf支撑膜置于水相中浸泡,之后取出晾干,接着置于含有ZIF颗粒的油相中浸泡,之后取出烘干,再用水浸泡洗涤,真空干燥即得所述的全热交换膜;
所述ZIF颗粒选自ZIF-9;
所述水相为二胺类单体的水溶液,二胺类单体选自间苯二胺;所述水相中,间苯二胺的浓度为20g/L;
所述油相为酰氯类单体溶于有机溶剂的溶液,酰氯类单体选自1,3,5苯三甲酰氯,有机溶剂选自正己烷;
所述含有ZIF颗粒的油相是将ZIF颗粒添加至油相中而得;所述含有ZIF颗粒的油相中,酰氯类单体的浓度为1g/L,ZIF颗粒的浓度为0.4g/L。
2.如权利要求1所述的使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法,其特征在于,所述ZIF颗粒的制备方法为:
将金属盐溶液和咪唑配体溶液混合并搅拌,然后静置沉淀,待分层后离心,取沉淀物洗涤、干燥,即得ZIF颗粒;
所述金属盐溶液的浓度为0.01mol/150mL,金属盐选自六水合硝酸钴,溶剂选自水或甲醇;
所述咪唑配体溶液的浓度为0.04mol/150mL,咪唑配体选自苯并咪唑,溶剂选自水或甲醇。
3.如权利要求1所述的使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法,其特征在于,所述浸泡的时间均为4min。
4.如权利要求1所述的使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法,其特征在于,所述烘干温度为80℃,烘干时间为15min。
5.如权利要求1所述的使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法,其特征在于,所述真空干燥的温度为60℃,时间为120min。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210599659.8A CN114832641B (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210599659.8A CN114832641B (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114832641A CN114832641A (zh) | 2022-08-02 |
CN114832641B true CN114832641B (zh) | 2024-01-12 |
Family
ID=82571418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210599659.8A Active CN114832641B (zh) | 2022-05-30 | 2022-05-30 | 一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114832641B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170189866A1 (en) * | 2014-05-24 | 2017-07-06 | Georgia Tech Research Corporation | Mixed Matrix Hollow Fiber Membranes |
CN114028947A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-02-11 | 浙江工业大学 | 一种由氨基功能化ZIFs纳米材料改性的反渗透膜及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104209022B (zh) * | 2014-09-03 | 2018-11-13 | 北京林业大学 | 一种高通量聚酰胺/zif-8纳滤复合膜及其制备方法 |
CN104209021A (zh) * | 2014-09-03 | 2014-12-17 | 北京林业大学 | 一种zif-8型金属-有机骨架材料改性的芳香族聚酰胺膜的制备方法 |
AU2020104003A4 (en) * | 2020-12-10 | 2021-02-18 | Ocean University Of China | Metal-Organic Frameworks ZIF-Based Polyamide Mixed Matrix Membranes and Preparation Method Thereof |
CN113694741B (zh) * | 2021-09-13 | 2023-03-31 | 浙江工业大学 | 一种基于界面聚合反扩散生长zif的全热交换膜的制备方法 |
-
2022
- 2022-05-30 CN CN202210599659.8A patent/CN114832641B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20170189866A1 (en) * | 2014-05-24 | 2017-07-06 | Georgia Tech Research Corporation | Mixed Matrix Hollow Fiber Membranes |
CN114028947A (zh) * | 2021-10-22 | 2022-02-11 | 浙江工业大学 | 一种由氨基功能化ZIFs纳米材料改性的反渗透膜及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114832641A (zh) | 2022-08-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN113694741B (zh) | 一种基于界面聚合反扩散生长zif的全热交换膜的制备方法 | |
CN100395008C (zh) | 一种亲水-憎水双极复合膜及其制备方法 | |
CN107335345B (zh) | 一种自支撑高透湿绝热气凝胶薄膜及其制备方法 | |
CN105597566A (zh) | 一种新型全热交换膜的制备方法及其应用 | |
CN113332959B (zh) | 一种具有高稳定性的新型铝基吸水MOFs材料及其制备方法和空气集水应用 | |
CN110016814B (zh) | 抗菌型非对称全热交换膜、全热交换机芯及全热交换机 | |
CN113402767A (zh) | 一种基于界面聚合的聚酰胺全热交换膜及其制备方法 | |
CN110523300B (zh) | 一种用水基工艺制备PEG/Cu-BTC/PVDF脱硫混合基质膜的方法 | |
CN112915969A (zh) | 一种金属有机框架/卤化物复合氨吸附剂及其制备方法 | |
CN108295812B (zh) | 一种用于选择性去除水中金属离子的氧化石墨烯复合膜及其制备方法、应用 | |
CN112675819A (zh) | 一种金属有机框架复合材料、制备方法及用途 | |
CN114832641B (zh) | 一种使用界面聚合技术并引入ZIFs制备聚酰胺混合基质全热交换膜的方法 | |
CN110551318A (zh) | 一种石墨烯基热湿交换复合膜的制备方法 | |
CN117181004A (zh) | 一种亲水性抗污染MXene/PVDF复合膜及其制备方法和应用 | |
CN100348304C (zh) | 一种复合支撑液膜及其制备方法 | |
CN110947308B (zh) | 一种以GO/ZnO制备复合反渗透膜的方法 | |
CN113426416A (zh) | 一种具有高效集水性能的MOFs材料、其制备方法及空气取水应用 | |
CN112592483A (zh) | 水系zif-8、ey/zif-8/paa复合气凝胶的制备及应用 | |
CN115554986B (zh) | 一种具有高效吸附作用的金属有机框架材料及其制备方法和应用 | |
CN112652796B (zh) | 一种高耐久性氢燃料电池质子交换膜及其制备方法和应用 | |
CN113893700A (zh) | 一种具有高二氧化碳选择性的双功能化混合基质膜快速制备方法和应用 | |
CN115873292B (zh) | 基于浓缩的芳香多酰氯涂层界面聚合制备致密聚烯烃聚酰胺薄层复合膜的方法 | |
CN113680325A (zh) | 一种双胺基修饰mof/go烯复合吸附剂的制备方法及其应用 | |
CN112870991B (zh) | 一种新型三元混合基质全热交换膜及其制备方法 | |
CN116078181A (zh) | 一种片层状聚酰亚胺纳米花-聚酰胺复合膜及其制备方法与应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |