一种分离芳烃/烷烃的MOFS管式杂化膜的制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410315613.4

申请日:

2014.07.03

公开号:

CN104117290A

公开日:

2014.10.29

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01D 71/06申请日:20140703|||公开

IPC分类号:

B01D71/06; B01D67/00; B01D69/04

主分类号:

B01D71/06

申请人:

北京工业大学

发明人:

李建荣; 张悦; 王乃鑫; 纪树兰; 张蓉; 汪林; 吴桐; 刘天骄

地址:

100124 北京市朝阳区平乐园100号

优先权:

专利代理机构:

北京思海天达知识产权代理有限公司 11203

代理人:

张慧

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内容摘要

一种分离芳烃/烷烃的MOFs管式杂化膜的制备方法,属于膜分离技术领域。其步骤包括:利用溶剂热法制备MOFs颗粒;采用共混法制备MOFs/聚合物膜液,超声分散,静置脱泡;通过动态加压法在硅烷偶联剂改性后的陶瓷多孔膜外表面复合MOFs/聚合物,形成薄膜分离层;将杂化膜在30~120℃下烘干0.1~4h,增强分离层稳定性。本发明提供了一种新的分离芳烃/烷烃的MOFs杂化膜的制备方法,过程简单,且制得的杂化膜渗透汽化性能良好,机械强度有较大程度的改善。

权利要求书

1.  一种分离芳烃/烷烃的MOFs管式杂化膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)、利用溶剂热法制备有机配体中含有苯环的MOFs颗粒;
(2)、将具有芳烃优先传递功能的聚合物配制成溶液,加入MOFs颗粒,超声分散,配制成膜液;
(3)、将管式无机多孔膜浸入带有氨基的硅烷偶联剂预处理2h,使其表面带有功能性基团氨基,漂洗并烘干;
(4)、在-0.02~-0.09MPa的负压作用下,将步骤(2)MOFs/聚合物膜液在步骤(3)无机多孔膜表面动态加压一段时间,使其复合在无机多孔膜表面;
(5)、将制备好的MOFs管式杂化膜在30~120℃范围内烘干。

2.
  按照权利要求1的方法,其特征在于,步骤(2)MOFs颗粒负载量为0.1%~20%。

3.
  按照权利要求1的方法,其特征在于,步骤(1)所述MOFs为具有芳烃优先传递功能的MOFs,聚合物为具有芳烃优先传递功能的聚合物。

4.
  按照权利要求1的方法,其特征在于,MOFs为HKUST-1、CAU-1或UiO-66-NH2,聚合物为聚乙烯醇(PVA)、聚4-乙烯基吡啶(P4VP)、聚丙烯酸(PAA)。

5.
  按照权利要求1的方法,其特征在于,步骤(2)所以溶剂为溶剂水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N,N-2-甲基甲酰胺(DMF)或N,N-2-甲基乙酰胺(DMAc)。

6.
  按照权利要求1的方法,其特征在于,无机多孔膜为超滤膜或微滤膜,无机多孔膜的膜材料为Al2O3、TiO2、ZrO2或SiO2氧化物,无机多孔膜的膜孔径为50纳米到100微米之间。

7.
  按照权利要求1的方法,其特征在于,MOFs/聚合物膜液在无机多孔膜表面动态加压0.1~4h。

8.
  按照权利要求1-7的任一方法制备得到的MOFs管式杂化膜。

9.
  按照权利要求1-7的任一方法制备得到的MOFs管式杂化膜用于分离芳烃/烷烃的方法,其特征在于,芳烃/烷烃的混合体系的进料温度为30℃-80℃。

10.
  按照权利要求9的方法,其特征在于,用于甲苯/正庚烷体系的分离。

说明书

一种分离芳烃/烷烃的MOFs管式杂化膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种分离芳烃/烷烃的MOFs管式杂化膜的制备方法,属于膜分离技术领域
背景技术
芳烃/烷烃混合物的分离在石油化工及环保领域都具有重要意义。燃油中苯等芳烃的挥发对环境造成污染,损害公众健康。在石油裂解制乙烯过程中,其中的芳烃组分不能直接转化为烯烃,而且还会结焦影响热传递,为了保证较高的生产效率,必须降低石油中的芳烃含量。除此之外,许多重要的化工粗产品均为芳烃/烷烃混合物,也需通过分离纯化来达到产品指标。苯、二甲苯是制造多种合成树脂、合成橡胶、合成纤维的原料。芳烃辛烷值较高,增加轻质馏分油中的芳烃含量,对提高汽油质量有重要意义。与传统的萃取精馏等技术相比,渗透汽化膜技术以其清洁、节能和高效的优点,应用于芳烃/烷烃混合物的分离倍受重视。膜材料是膜分离技术的核心与关键。有机聚合物膜虽有较多优点,但存在不耐高温、易溶胀等缺点;而无机膜虽能抗腐蚀和耐高温,但也存在制造成本高、质脆不易加工以及表面基团单一等不足。有机/无机杂化膜将有机聚合物和无机材料的优势相结合,在复合膜制备中具有广泛的应用范围。研究表明,掺杂了无机纳米粒子的有机膜在分离效果及稳定性方面都有不同程度的提高。有机-无机杂化材料制备所引入的无机组分是多样的,包括碳纳米管、氧化石墨烯、分子筛、金属有机骨架化合物(MOFs)等,加入这些无机组分可有效提高聚合物膜的热稳定性、力学性能、渗透性能以及理想选择性等。MOFs是由含氧或含氮的有机配体与过渡金属中心离子 通过自组装连接而形成的具有周期性网状结构的晶体材料。将MOFs这种具有特殊结构性能的新型多孔材料引入到分离膜材料领域,则可利用其自身特有结构的优势,改善膜的分离性能。MOFs中的过渡金属离子,如:Co2+、Cu2+和Ag+等,具有空的3d轨道能与芳烃π轨道相配位,而烷烃化合物则没有π轨道,造成两种组分在膜中溶解度差异,提高膜与芳烃的亲和性。本发明提供了一种分离芳烃/烷烃的MOFs管式杂化膜的制备方法,利用MOFs颗粒中过渡金属离子的空轨道与芳烃的π电子配位,有利于提高膜对芳烃的吸附性,MOFs有机配体中的苯环也可增强膜与芳烃的亲和力,有利于芳烃的渗透,同时MOFs的多孔结构有利于提高通量,从而提高了杂化膜的性能,具有重要的科学价值和应用前景。
现有技术中关于杂化膜的制备,多数负载量在20%-50%,本发明则大大降低了负载量,达到了很好的分离效果。
现有技术中关于芳烃烷烃的分离,多数进料液温度在80-100℃,本发明则进一步降低其分离温度,具有更好的经济效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种分离芳烃/烷烃的MOFs管式杂化膜的制备方法。利用溶剂热法制备MOFs颗粒,采用共混法将MOFs掺杂到聚合物中,通过动态加压法在硅烷偶联剂改性后的陶瓷多孔膜外表面复合MOFs/聚合物,形成均匀致密的有机/无机杂化膜。采用该种方法制备的MOFs管式杂化膜对芳烃/烷烃有优异的分离效果。
该方法包括以下步骤:
(1)、利用溶剂热法制备有机配体中含有苯环的MOFs颗粒;
(2)、将具有芳烃优先传递功能的聚合物配制成溶液,加入MOFs颗粒(优选负载量为0.1%~30%),超声分散,配制成膜液;
(3)、将管式无机多孔膜浸入带有氨基的硅烷偶联剂预处理2h,使其表面带有功能性基团氨基,漂洗并烘干;
(4)、在-0.02~-0.09MPa的负压作用下,将步骤(2)MOFs/聚合物膜液在步骤(3)无机多孔膜表面动态加压一段时间(优选0.1~4h),使其复合在无机多孔膜表面;
(5)、将制备好的MOFs管式杂化膜在30~120℃范围内烘干。
步骤(1)所述MOFs为具有芳烃优先传递功能的MOFs(如HKUST-1,CAU-1,UiO-66-NH2);所述聚合物为具有芳烃优先传递功能的聚合物(如聚乙烯醇(PVA)、聚4-乙烯基吡啶(P4VP)、聚丙烯酸(PAA)等)。所述溶剂可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N,N-2-甲基甲酰胺(DMF)、N,N-2-甲基乙酰胺(DMAc)等。
在本发明方法中,所述的无机多孔膜为超滤膜或微滤膜,所述的无机多孔膜的膜材料为Al2O3、TiO2、ZrO2或SiO2氧化物,所述的无机多孔膜的膜孔径为50纳米到100微米之间。
本发明的制备方法得到的MOFs管式杂化膜用于分离芳烃/烷烃的方法,其特征在于,芳烃/烷烃的混合体系的进料温度为30-80℃,优选30-50℃。芳烃/烷烃的混合体系中芳烃的含量为30-70wt%。
上述尤其用于甲苯/正庚烷体系的分离。
本发明技术方案的原理是:在聚合物中添加有机-无机多孔MOFs材料,利用MOFs中过渡金属离子的空轨道与芳烃的π电子配位,提高膜对芳烃的 吸附能力,而MOFs的有机配体中的苯环增强膜与芳烃的亲和力,有利于芳烃的渗透。同时MOFs的多孔结构为芳烃提供了传递孔道,有利于提高通量,从而提高了MOFs/聚合物膜的综合性能。
与现有技术相比,本发明具有以下优势:
一、可以通过改变金属离子和有机配体的种类复合多种不同的MOFs材料,同时选择对体系有一定分离效果的聚合物,从而可设计出多种分离芳烃/烷烃的MOFs/聚合物管式杂化膜,并进一步降低了芳烃/烷烃的进料温度。
二、所组装的分离膜在机械强度、耐溶胀性方面有了显著的提高。
以下结合附图说明具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1为HKUST-1、PVA和不同HKUST-1负载量HKUST-1/PVA杂化膜XRD。
图2为实施例2的膜表面扫描电镜分析。
图3为实施例2的膜断面扫描电镜分析。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明,但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源 为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65),有机配体为均苯三酸(C9H606,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
(1)采用溶剂热法制备HKUST-1。将5g水合醋酸铜和2.5g均苯三酸溶解在比例1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15min,85℃下搅拌8h,甲醇洗涤数次,离心1h,85℃干燥24h,研磨;
(2)用去离子水配制10%的聚乙烯醇溶液50ml,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入0.025gHKUST-1,即HKUST-1负载量0.05%,超声分散。用乙醇将3-氨丙基-三甲基硅氧烷配成0.2wt%的溶液500ml;
(3)为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理:将无机膜浸入0.2wt%3-氨丙基-三甲基硅氧烷乙醇溶液中2h;
(4)取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110℃下干燥2h;
(5)取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在-0.08MPa,时间30min,使HKUST-1/PVA膜液复合在膜的外表面;
(6)取出无机膜,放入40℃的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFs管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为:原料液为甲苯含量50wt%的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40℃,膜下游侧压力为440Pa。
测得的渗透汽化膜性能为:渗透通量101g·m-2·h-1,透过液中甲苯含量93.15%,分离因子为13.3。
实施例2
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65),有机配体为均苯三酸(C9H606,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
(1)采用溶剂热法制备HKUST-1。将5g水合醋酸铜和2.5g均苯三酸溶解在比例1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15min,85℃下搅拌8h,甲醇洗涤数次,离心1h,85℃干燥24h,研磨;
(2)用去离子水配制10%的聚乙烯醇溶液50ml,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入0.0375gHKUST-1,即HKUST-1负载量0.75%,超声分散。用乙醇将3-氨丙基-三甲基硅氧烷配成0.2wt%的溶液500ml;
(3)为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理:将无机膜浸入0.2wt%3-氨丙基-三甲基硅氧烷乙醇溶液中2h;
(4)取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110℃下干燥2h;
(5)取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在-0.08MPa,时间30min,使HKUST-1/PVA膜液复合在膜的外表面;
(6)取出无机膜,放入40℃的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFs管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为:原料液为甲苯含量50wt%的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40℃,膜下游侧压力为660Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量266.3g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为94.83%,分离因子为17.9。
实施例3
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H606,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
(1)采用溶剂热法制备HKUST-1。将5g水合醋酸铜和2.5g均苯三酸溶解在比例1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15min,85℃下搅拌8h,甲醇洗涤数次,离心1h,85℃干燥24h,研磨;
(2)用去离子水配制10%的聚乙烯醇溶液50ml,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入0.05gHKUST-1,即HKUST-1负载量1%,超声分散。用乙醇将3-氨丙基-三甲基硅氧烷配成0.2wt%的溶液500ml;
(3)为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理:将无机膜浸入0.2wt%3-氨丙基-三甲基硅氧烷乙醇溶液中2h;
(4)取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110℃下干燥2h;
(5)取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在-0.08MPa,时间30min,使HKUST-1/PVA膜液复合在膜外表面;(6)取出无机膜,放入40℃的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFs管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为:原料液为甲苯含量50wt%的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40℃,膜下游侧压力为670Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量278g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为90.76%,分离因子为9.8。
实施例4
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H6O6,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
(1)采用溶剂热法制备HKUST-1。将5g水合醋酸铜和2.5g均苯三酸溶解在比例1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15min,85℃下搅拌8h,甲醇洗涤数次,离心1h,85℃干燥24h,研磨;
(2)用去离子水配制10%的聚乙烯醇溶液50ml,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入0.075gHKUST-1,即HKUST-1负载量1.5%,超声分散。用乙醇将3-氨丙基-三甲基硅氧烷配成0.2wt%的溶液500ml;
(3)为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理:将无机膜浸入0.2wt%3-氨丙基-三甲基硅氧烷乙醇溶液中2h;
(4)取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110℃下干燥2h;
(5)取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在-0.08MPa,时间30min,使HKUST-1/PVA膜液复合在膜的外表面;
(6)取出无机膜,放入40℃的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFs管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为:原料液为甲苯含量50wt%的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40℃,膜下游侧压力为340Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量111.2g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为89.43%,分离因子为8.3。
实施例5
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基 硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H606,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
(1)采用溶剂热法制备HKUST-1。将5g水合醋酸铜和2.5g均苯三酸溶解在比例1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15min,85℃下搅拌8h,甲醇洗涤数次,离心1h,85℃干燥24h,研磨;
(2)用去离子水配制10%的聚乙烯醇溶液50ml,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入0.0375gHKUST-1,即HKUST-1负载量0.75%,超声分散。用乙醇将3-氨丙基-三甲基硅氧烷配成0.2wt%的溶液500ml;
(3)为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理:将无机膜浸入0.2wt%3-氨丙基-三甲基硅氧烷乙醇溶液中2h;
(4)取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110℃下干燥2h;
(5)取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在-0.08MPa,时间30min,使HKUST-1/PVA膜液复合在膜的外表面;
(6)取出无机膜,放入40℃的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFs管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为:原料液为甲苯含量50wt%的甲苯/正庚烷体系,实验温度为30℃,膜下游侧压力为560Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量165g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为95.93%,分离因子为22.34。
实施例6
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H6O6,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
与实例5方法一致,但是进料液温度为35℃,膜下游侧压力为660Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量195.1g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为95.51%,分离因子为19.52。
实施例7
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H6O6,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
与实例5方法一致,但是进料液温度为80℃,膜下游侧压力为620Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量742g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为86.71%,分离因子为7.7。
实施例8
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H6O6,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
与实例5方法一致,但是进料液温度为45℃,膜下游侧压力为630Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量376g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为91.18%,分离因子为9.45。
实施例9
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H6O6,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
(1)采用溶剂热法制备HKUST-1。将5g水合醋酸铜和2.5g均苯三酸溶解在比例1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15min,85℃下搅拌8h,甲醇洗涤数次,离心1h,85℃干燥24h,研磨;
(2)用去离子水配制10%的聚乙烯醇溶液50ml,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入0.0375gHKUST-1,即HKUST-1负载量0.75%,超声分散。用乙醇将3-氨丙基-三甲基硅氧烷配成0.2wt%的溶液500ml;
(3)为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理:使无机膜浸入0.2wt%3-氨丙基-三甲基硅氧烷乙醇溶液中2h;
(4)取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110℃下干燥2h;
(5)取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在-0.08MPa,时间30min,将HKUST-1/PVA膜液复合在膜的外表面;
(6)取出无机膜,放入40℃的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。
将上述制备的MOFs管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为:原料液为甲苯含量30wt%的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40℃,膜下游侧压力为510Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量260.6g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为98.05%,分离因子为22.24。
实施例10
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基 硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H6O6,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
与实例8方法一致,但是进料液为甲苯含量10wt%的甲苯/正庚烷体系,膜下游侧压力为520Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量247.2g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为99.61%,分离因子为30.99。
实施例11
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为水合醋酸铜((CH3COO)2Cu·H2O,分子量为199.65);有机配体为均苯三酸(C9H6O6,分子量为210),金属源和有机配体的溶剂为比例为1:1:1的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
与实例8方法一致,但是进料液为甲苯含量70wt%的甲苯/正庚烷体系,膜下游侧压力为510Pa。
测得渗透汽化膜性能为:渗透通量282.5g·m-2·h-1,透过液甲苯含量为86.17%,分离因子为16.15。
实施例12
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为六水合氯化铝(AlCl3·6H2O,分子量为241.43);有机配体为2-氨基对苯二甲酸(C8H7NO4,分子量为181.15),金属源和有机配体的溶剂为CH3OH,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
(1)采用溶剂热法制备CAU-1。将2.967g六水合氯化铝和0.746g2-氨基对苯二甲酸溶解在30mlCH3OH中,配制成溶液,静置脱泡。将其在125℃下加热5h,离心1h,65℃干燥24h,研磨;
(2)用去离子水配制聚乙烯醇溶液50ml,在磁力搅拌作用下分散均匀,聚乙烯醇浓度为10wt%,再加入CAU-10.2g,即CAU-1负载量4%,超声分散。用乙醇将3-氨丙基-三甲基硅氧烷配成0.2wt%的溶液500ml;
(3)为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理:将无机膜浸入0.2wt%3-氨丙基-三甲基硅氧烷乙醇溶液中2h;
(4)取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110℃下干燥2h;
(5)取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在-0.08MPa。时间30min,使HKUST-1/PVA膜液复合在膜的外表面;
(6)取出无机膜,放入40℃的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOF管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。 测试条件为:原料液为甲苯含量50wt%的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40℃,膜下游侧压力为550Pa。
测得的渗透汽化膜性能为:渗透通量104.9g·m-2·h-1,透过液中甲苯含量86.72%,分离因子为6.6。
实施例13
采用无机多孔膜为氧化铝(Al2O3)材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0.1~0.2μm,膜面积为28cm2,预处理采用的硅烷偶联剂为3-氨丙基-三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇(PVA,分子量为16000),金属源为四氯化锆(ZrCl4,分子量为233.2);有机配体为2-氨基对苯二甲酸(C8H7NO4,分子量为181.15),金属源和有机配体的溶剂为DMF,聚乙烯醇的溶剂为H2O。
制备条件与方法:
(1)采用溶剂热法制备UiO-66-NH2。将0.12g氯化锆和0.09g2-氨基对苯二甲酸溶解在20mlDMF中,配制成溶液,静置脱泡。将其在120℃下加热24h,用丙酮洗涤,离心1h,65℃干燥24h,研磨;
(2)用去离子水配制聚乙烯醇溶液50ml,在磁力搅拌作用下分散均匀,聚乙烯醇浓度为10wt%,再加入CAU-10.5g,即CAU-1负载量1%,超声分散。用乙醇将3-氨丙基-三甲基硅氧烷配成0.2wt%的溶液500ml;
(3)为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理:将无机膜浸入0.2wt%3-氨丙基-三甲基硅氧烷乙醇溶液中2h;
(4)取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110℃下干燥2h;
(5)取出后利用循环水真空泵将膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在-0.08MPa。时间30min,使膜表面复合HKUST-1/PVA膜液;
(6)取出无机膜,放入40℃的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFs管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为:原料液为甲苯含量50wt%的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40℃,膜下游侧压力为500Pa。
测得的渗透汽化膜性能为:渗透通量330g·m-2·h-1,透过液中甲苯含量91.5%,分离因子为10.7。

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1、10申请公布号CN104117290A43申请公布日20141029CN104117290A21申请号201410315613422申请日20140703B01D71/06200601B01D67/00200601B01D69/0420060171申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号72发明人李建荣张悦王乃鑫纪树兰张蓉汪林吴桐刘天骄74专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张慧54发明名称一种分离芳烃/烷烃的MOFS管式杂化膜的制备方法57摘要一种分离芳烃/烷烃的MOFS管式杂化膜的制备方法,属于膜分离技术领域。其步骤包括利用溶剂热法制备MOFS颗。

2、粒;采用共混法制备MOFS/聚合物膜液,超声分散,静置脱泡;通过动态加压法在硅烷偶联剂改性后的陶瓷多孔膜外表面复合MOFS/聚合物,形成薄膜分离层;将杂化膜在30120下烘干014H,增强分离层稳定性。本发明提供了一种新的分离芳烃/烷烃的MOFS杂化膜的制备方法,过程简单,且制得的杂化膜渗透汽化性能良好,机械强度有较大程度的改善。51INTCL权利要求书1页说明书9页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书9页附图2页10申请公布号CN104117290ACN104117290A1/1页21一种分离芳烃/烷烃的MOFS管式杂化膜的制备方法,其特征在于,包括以。

3、下步骤1、利用溶剂热法制备有机配体中含有苯环的MOFS颗粒;2、将具有芳烃优先传递功能的聚合物配制成溶液,加入MOFS颗粒,超声分散,配制成膜液;3、将管式无机多孔膜浸入带有氨基的硅烷偶联剂预处理2H,使其表面带有功能性基团氨基,漂洗并烘干;4、在002009MPA的负压作用下,将步骤2MOFS/聚合物膜液在步骤3无机多孔膜表面动态加压一段时间,使其复合在无机多孔膜表面;5、将制备好的MOFS管式杂化膜在30120范围内烘干。2按照权利要求1的方法,其特征在于,步骤2MOFS颗粒负载量为0120。3按照权利要求1的方法,其特征在于,步骤1所述MOFS为具有芳烃优先传递功能的MOFS,聚合物为具。

4、有芳烃优先传递功能的聚合物。4按照权利要求1的方法,其特征在于,MOFS为HKUST1、CAU1或UIO66NH2,聚合物为聚乙烯醇PVA、聚4乙烯基吡啶P4VP、聚丙烯酸PAA。5按照权利要求1的方法,其特征在于,步骤2所以溶剂为溶剂水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N,N2甲基甲酰胺DMF或N,N2甲基乙酰胺DMAC。6按照权利要求1的方法,其特征在于,无机多孔膜为超滤膜或微滤膜,无机多孔膜的膜材料为AL2O3、TIO2、ZRO2或SIO2氧化物,无机多孔膜的膜孔径为50纳米到100微米之间。7按照权利要求1的方法,其特征在于,MOFS/聚合物膜液在无机多孔膜表面动态加压014H。8按照权利要求。

5、17的任一方法制备得到的MOFS管式杂化膜。9按照权利要求17的任一方法制备得到的MOFS管式杂化膜用于分离芳烃/烷烃的方法,其特征在于,芳烃/烷烃的混合体系的进料温度为3080。10按照权利要求9的方法,其特征在于,用于甲苯/正庚烷体系的分离。权利要求书CN104117290A1/9页3一种分离芳烃/烷烃的MOFS管式杂化膜的制备方法技术领域0001本发明涉及一种分离芳烃/烷烃的MOFS管式杂化膜的制备方法,属于膜分离技术领域。背景技术0002芳烃/烷烃混合物的分离在石油化工及环保领域都具有重要意义。燃油中苯等芳烃的挥发对环境造成污染,损害公众健康。在石油裂解制乙烯过程中,其中的芳烃组分不能。

6、直接转化为烯烃,而且还会结焦影响热传递,为了保证较高的生产效率,必须降低石油中的芳烃含量。除此之外,许多重要的化工粗产品均为芳烃/烷烃混合物,也需通过分离纯化来达到产品指标。苯、二甲苯是制造多种合成树脂、合成橡胶、合成纤维的原料。芳烃辛烷值较高,增加轻质馏分油中的芳烃含量,对提高汽油质量有重要意义。与传统的萃取精馏等技术相比,渗透汽化膜技术以其清洁、节能和高效的优点,应用于芳烃/烷烃混合物的分离倍受重视。膜材料是膜分离技术的核心与关键。有机聚合物膜虽有较多优点,但存在不耐高温、易溶胀等缺点;而无机膜虽能抗腐蚀和耐高温,但也存在制造成本高、质脆不易加工以及表面基团单一等不足。有机/无机杂化膜将有。

7、机聚合物和无机材料的优势相结合,在复合膜制备中具有广泛的应用范围。研究表明,掺杂了无机纳米粒子的有机膜在分离效果及稳定性方面都有不同程度的提高。有机无机杂化材料制备所引入的无机组分是多样的,包括碳纳米管、氧化石墨烯、分子筛、金属有机骨架化合物MOFS等,加入这些无机组分可有效提高聚合物膜的热稳定性、力学性能、渗透性能以及理想选择性等。MOFS是由含氧或含氮的有机配体与过渡金属中心离子通过自组装连接而形成的具有周期性网状结构的晶体材料。将MOFS这种具有特殊结构性能的新型多孔材料引入到分离膜材料领域,则可利用其自身特有结构的优势,改善膜的分离性能。MOFS中的过渡金属离子,如CO2、CU2和AG。

8、等,具有空的3D轨道能与芳烃轨道相配位,而烷烃化合物则没有轨道,造成两种组分在膜中溶解度差异,提高膜与芳烃的亲和性。本发明提供了一种分离芳烃/烷烃的MOFS管式杂化膜的制备方法,利用MOFS颗粒中过渡金属离子的空轨道与芳烃的电子配位,有利于提高膜对芳烃的吸附性,MOFS有机配体中的苯环也可增强膜与芳烃的亲和力,有利于芳烃的渗透,同时MOFS的多孔结构有利于提高通量,从而提高了杂化膜的性能,具有重要的科学价值和应用前景。0003现有技术中关于杂化膜的制备,多数负载量在2050,本发明则大大降低了负载量,达到了很好的分离效果。0004现有技术中关于芳烃烷烃的分离,多数进料液温度在80100,本发明。

9、则进一步降低其分离温度,具有更好的经济效益。发明内容0005本发明的目的是提供一种分离芳烃/烷烃的MOFS管式杂化膜的制备方法。利用溶剂热法制备MOFS颗粒,采用共混法将MOFS掺杂到聚合物中,通过动态加压法在硅烷偶联说明书CN104117290A2/9页4剂改性后的陶瓷多孔膜外表面复合MOFS/聚合物,形成均匀致密的有机/无机杂化膜。采用该种方法制备的MOFS管式杂化膜对芳烃/烷烃有优异的分离效果。0006该方法包括以下步骤00071、利用溶剂热法制备有机配体中含有苯环的MOFS颗粒;00082、将具有芳烃优先传递功能的聚合物配制成溶液,加入MOFS颗粒优选负载量为0130,超声分散,配制成。

10、膜液;00093、将管式无机多孔膜浸入带有氨基的硅烷偶联剂预处理2H,使其表面带有功能性基团氨基,漂洗并烘干;00104、在002009MPA的负压作用下,将步骤2MOFS/聚合物膜液在步骤3无机多孔膜表面动态加压一段时间优选014H,使其复合在无机多孔膜表面;00115、将制备好的MOFS管式杂化膜在30120范围内烘干。0012步骤1所述MOFS为具有芳烃优先传递功能的MOFS如HKUST1,CAU1,UIO66NH2;所述聚合物为具有芳烃优先传递功能的聚合物如聚乙烯醇PVA、聚4乙烯基吡啶P4VP、聚丙烯酸PAA等。所述溶剂可以是水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、N,N2甲基甲酰胺DMF、N,。

11、N2甲基乙酰胺DMAC等。0013在本发明方法中,所述的无机多孔膜为超滤膜或微滤膜,所述的无机多孔膜的膜材料为AL2O3、TIO2、ZRO2或SIO2氧化物,所述的无机多孔膜的膜孔径为50纳米到100微米之间。0014本发明的制备方法得到的MOFS管式杂化膜用于分离芳烃/烷烃的方法,其特征在于,芳烃/烷烃的混合体系的进料温度为3080,优选3050。芳烃/烷烃的混合体系中芳烃的含量为3070WT。0015上述尤其用于甲苯/正庚烷体系的分离。0016本发明技术方案的原理是在聚合物中添加有机无机多孔MOFS材料,利用MOFS中过渡金属离子的空轨道与芳烃的电子配位,提高膜对芳烃的吸附能力,而MOFS。

12、的有机配体中的苯环增强膜与芳烃的亲和力,有利于芳烃的渗透。同时MOFS的多孔结构为芳烃提供了传递孔道,有利于提高通量,从而提高了MOFS/聚合物膜的综合性能。0017与现有技术相比,本发明具有以下优势0018一、可以通过改变金属离子和有机配体的种类复合多种不同的MOFS材料,同时选择对体系有一定分离效果的聚合物,从而可设计出多种分离芳烃/烷烃的MOFS/聚合物管式杂化膜,并进一步降低了芳烃/烷烃的进料温度。0019二、所组装的分离膜在机械强度、耐溶胀性方面有了显著的提高。0020以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。附图说明0021图1为HKUST1、PVA和不同HKUST1。

13、负载量HKUST1/PVA杂化膜XRD。0022图2为实施例2的膜表面扫描电镜分析。0023图3为实施例2的膜断面扫描电镜分析。具体实施方式说明书CN104117290A3/9页50024下面结合附图和具体实施例对本发明做详细说明,但本发明并不限于以下实施例。0025实施例10026采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965,有机配体为均苯三酸C9H606,分子量为210,金属。

14、源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0027制备条件与方法00281采用溶剂热法制备HKUST1。将5G水合醋酸铜和25G均苯三酸溶解在比例111的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15MIN,85下搅拌8H,甲醇洗涤数次,离心1H,85干燥24H,研磨;00292用去离子水配制10的聚乙烯醇溶液50ML,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入0025GHKUST1,即HKUST1负载量005,超声分散。用乙醇将3氨丙基三甲基硅氧烷配成02WT的溶液500ML;00303为使无机膜表面带有NH2,。

15、对管式无机膜进行预处理将无机膜浸入02WT3氨丙基三甲基硅氧烷乙醇溶液中2H;00314取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110下干燥2H;00325取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在008MPA,时间30MIN,使HKUST1/PVA膜液复合在膜的外表面;00336取出无机膜,放入40的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFS管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为原料液为甲苯含量50WT的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40,膜下游侧压力为440PA。0034测得的渗透汽化膜性能为渗透通量101GM2H1,透过。

16、液中甲苯含量9315,分离因子为133。0035实施例20036采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965,有机配体为均苯三酸C9H606,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0037制备条件与方法00381采用溶剂热法制备HKUST1。将5G水合醋酸铜和25G均苯三酸溶解在比例111的H2O、C。

17、2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15MIN,85下搅拌8H,甲醇洗涤数次,离心1H,85干燥24H,研磨;00392用去离子水配制10的聚乙烯醇溶液50ML,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入00375GHKUST1,即HKUST1负载量075,超声分散。用乙醇将3氨丙基三甲基硅氧烷配成02WT的溶液500ML;00403为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理将无机膜浸入02WT说明书CN104117290A4/9页63氨丙基三甲基硅氧烷乙醇溶液中2H;00414取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110下干燥2H;00425取出后利用循环水真空。

18、泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在008MPA,时间30MIN,使HKUST1/PVA膜液复合在膜的外表面;00436取出无机膜,放入40的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFS管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为原料液为甲苯含量50WT的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40,膜下游侧压力为660PA。0044测得渗透汽化膜性能为渗透通量2663GM2H1,透过液甲苯含量为9483,分离因子为179。0045实施例30046采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶。

19、联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H606,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0047制备条件与方法00481采用溶剂热法制备HKUST1。将5G水合醋酸铜和25G均苯三酸溶解在比例111的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15MIN,85下搅拌8H,甲醇洗涤数次,离心1H,85干燥24H,研磨;00492用去离子水配制10的聚乙烯醇。

20、溶液50ML,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入005GHKUST1,即HKUST1负载量1,超声分散。用乙醇将3氨丙基三甲基硅氧烷配成02WT的溶液500ML;00503为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理将无机膜浸入02WT3氨丙基三甲基硅氧烷乙醇溶液中2H;00514取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110下干燥2H;00525取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在008MPA,时间30MIN,使HKUST1/PVA膜液复合在膜外表面;6取出无机膜,放入40的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFS管式杂化膜在渗透汽。

21、化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为原料液为甲苯含量50WT的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40,膜下游侧压力为670PA。0053测得渗透汽化膜性能为渗透通量278GM2H1,透过液甲苯含量为9076,分离因子为98。0054实施例40055采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H6O6,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2。

22、O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0056制备条件与方法说明书CN104117290A5/9页700571采用溶剂热法制备HKUST1。将5G水合醋酸铜和25G均苯三酸溶解在比例111的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15MIN,85下搅拌8H,甲醇洗涤数次,离心1H,85干燥24H,研磨;00582用去离子水配制10的聚乙烯醇溶液50ML,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入0075GHKUST1,即HKUST1负载量15,超声分散。用乙醇将3氨丙基三甲基硅氧烷配成02WT的溶液500ML;00593为使无机膜表面带有NH2,。

23、对管式无机膜进行预处理将无机膜浸入02WT3氨丙基三甲基硅氧烷乙醇溶液中2H;00604取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110下干燥2H;00615取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在008MPA,时间30MIN,使HKUST1/PVA膜液复合在膜的外表面;00626取出无机膜,放入40的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFS管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为原料液为甲苯含量50WT的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40,膜下游侧压力为340PA。0063测得渗透汽化膜性能为渗透通量1112GM2H1,透过。

24、液甲苯含量为8943,分离因子为83。0064实施例50065采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H606,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0066制备条件与方法00671采用溶剂热法制备HKUST1。将5G水合醋酸铜和25G均苯三酸溶解在比例111的H2O、C2。

25、H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15MIN,85下搅拌8H,甲醇洗涤数次,离心1H,85干燥24H,研磨;00682用去离子水配制10的聚乙烯醇溶液50ML,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入00375GHKUST1,即HKUST1负载量075,超声分散。用乙醇将3氨丙基三甲基硅氧烷配成02WT的溶液500ML;00693为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理将无机膜浸入02WT3氨丙基三甲基硅氧烷乙醇溶液中2H;00704取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110下干燥2H;00715取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧。

26、真空度保持在008MPA,时间30MIN,使HKUST1/PVA膜液复合在膜的外表面;00726取出无机膜,放入40的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFS管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为原料液为甲苯含量50WT的甲苯/正庚烷体系,实验温度为30,膜下游侧压力为560PA。0073测得渗透汽化膜性能为渗透通量165GM2H1,透过液甲苯含量为9593,分离因子为2234。说明书CN104117290A6/9页80074实施例60075采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联。

27、剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H6O6,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0076制备条件与方法0077与实例5方法一致,但是进料液温度为35,膜下游侧压力为660PA。0078测得渗透汽化膜性能为渗透通量1951GM2H1,透过液甲苯含量为9551,分离因子为1952。0079实施例70080采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面。

28、积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H6O6,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0081制备条件与方法0082与实例5方法一致,但是进料液温度为80,膜下游侧压力为620PA。0083测得渗透汽化膜性能为渗透通量742GM2H1,透过液甲苯含量为8671,分离因子为77。0084实施例80085采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超。

29、滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H6O6,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0086制备条件与方法0087与实例5方法一致,但是进料液温度为45,膜下游侧压力为630PA。0088测得渗透汽化膜性能为渗透通量376GM2H1,透过液甲苯含量为9118,分离因子为945。0089实施例90090采用无机多孔膜为氧。

30、化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H6O6,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0091制备条件与方法00921采用溶剂热法制备HKUST1。将5G水合醋酸铜和25G均苯三酸溶解在比例111的H2O、C2H5OH、DMF的溶剂中,配制成溶液,静置脱泡。将其在室温下搅拌15MIN,85。

31、说明书CN104117290A7/9页9下搅拌8H,甲醇洗涤数次,离心1H,85干燥24H,研磨;00932用去离子水配制10的聚乙烯醇溶液50ML,在磁力搅拌作用下分散均匀,再加入00375GHKUST1,即HKUST1负载量075,超声分散。用乙醇将3氨丙基三甲基硅氧烷配成02WT的溶液500ML;00943为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理使无机膜浸入02WT3氨丙基三甲基硅氧烷乙醇溶液中2H;00954取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110下干燥2H;00965取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在008MPA,时间30MIN。

32、,将HKUST1/PVA膜液复合在膜的外表面;00976取出无机膜,放入40的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。0098将上述制备的MOFS管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为原料液为甲苯含量30WT的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40,膜下游侧压力为510PA。0099测得渗透汽化膜性能为渗透通量2606GM2H1,透过液甲苯含量为9805,分离因子为2224。0100实施例100101采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子。

33、量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H6O6,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0102制备条件与方法0103与实例8方法一致,但是进料液为甲苯含量10WT的甲苯/正庚烷体系,膜下游侧压力为520PA。0104测得渗透汽化膜性能为渗透通量2472GM2H1,透过液甲苯含量为9961,分离因子为3099。0105实施例110106采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为。

34、3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为水合醋酸铜CH3COO2CUH2O,分子量为19965;有机配体为均苯三酸C9H6O6,分子量为210,金属源和有机配体的溶剂为比例为111的H2O、C2H5OH、DMF的混合溶液,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0107制备条件与方法0108与实例8方法一致,但是进料液为甲苯含量70WT的甲苯/正庚烷体系,膜下游侧压力为510PA。0109测得渗透汽化膜性能为渗透通量2825GM2H1,透过液甲苯含量为8617,分离因子为1615。0110实施例120111采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,。

35、膜孔径为01说明书CN104117290A8/9页1002M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为六水合氯化铝ALCL36H2O,分子量为24143;有机配体为2氨基对苯二甲酸C8H7NO4,分子量为18115,金属源和有机配体的溶剂为CH3OH,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0112制备条件与方法01131采用溶剂热法制备CAU1。将2967G六水合氯化铝和0746G2氨基对苯二甲酸溶解在30MLCH3OH中,配制成溶液,静置脱泡。将其在125下加热5H,离心1H,65干燥24H,研磨;01142用去离。

36、子水配制聚乙烯醇溶液50ML,在磁力搅拌作用下分散均匀,聚乙烯醇浓度为10WT,再加入CAU102G,即CAU1负载量4,超声分散。用乙醇将3氨丙基三甲基硅氧烷配成02WT的溶液500ML;01153为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理将无机膜浸入02WT3氨丙基三甲基硅氧烷乙醇溶液中2H;01164取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110下干燥2H;01175取出后利用循环水真空泵将超声分散的膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在008MPA。时间30MIN,使HKUST1/PVA膜液复合在膜的外表面;01186取出无机膜,放入40的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。

37、。将上述制备的MOF管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为原料液为甲苯含量50WT的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40,膜下游侧压力为550PA。0119测得的渗透汽化膜性能为渗透通量1049GM2H1,透过液中甲苯含量8672,分离因子为66。0120实施例130121采用无机多孔膜为氧化铝AL2O3材料,形式为管式超滤膜,膜孔径为0102M,膜面积为28CM2,预处理采用的硅烷偶联剂为3氨丙基三甲氧基硅烷,所用带有羟基的聚合物为聚乙烯醇PVA,分子量为16000,金属源为四氯化锆ZRCL4,分子量为2332;有机配体为2氨基对苯二甲酸C8H7NO4,分子量为18115,金。

38、属源和有机配体的溶剂为DMF,聚乙烯醇的溶剂为H2O。0122制备条件与方法01231采用溶剂热法制备UIO66NH2。将012G氯化锆和009G2氨基对苯二甲酸溶解在20MLDMF中,配制成溶液,静置脱泡。将其在120下加热24H,用丙酮洗涤,离心1H,65干燥24H,研磨;01242用去离子水配制聚乙烯醇溶液50ML,在磁力搅拌作用下分散均匀,聚乙烯醇浓度为10WT,再加入CAU105G,即CAU1负载量1,超声分散。用乙醇将3氨丙基三甲基硅氧烷配成02WT的溶液500ML;01253为使无机膜表面带有NH2,对管式无机膜进行预处理将无机膜浸入02WT3氨丙基三甲基硅氧烷乙醇溶液中2H;0。

39、1264取出无机膜用去离子水漂洗,在真空干燥箱中于110下干燥2H;01275取出后利用循环水真空泵将膜液泵入无机膜外表面,膜外侧真空度保持在008MPA。时间30MIN,使膜表面复合HKUST1/PVA膜液;说明书CN104117290A109/9页1101286取出无机膜,放入40的烘箱中干燥处理,得到致密均匀的分离层。将上述制备的MOFS管式杂化膜在渗透汽化膜池中进行渗透汽化性能测试。测试条件为原料液为甲苯含量50WT的甲苯/正庚烷体系,实验温度为40,膜下游侧压力为500PA。0129测得的渗透汽化膜性能为渗透通量330GM2H1,透过液中甲苯含量915,分离因子为107。说明书CN104117290A111/2页12图1图2说明书附图CN104117290A122/2页13图3说明书附图CN104117290A13。

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