高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (6): 1370.doi: 10.7503/cjcu20190697
收稿日期:
2019-12-23
出版日期:
2020-06-10
发布日期:
2020-02-24
通讯作者:
耿直
E-mail:aaavbackkom@163.com
基金资助:
HE Nan,LIU Wei,YANG Xia,WANG Xianze,CUI Xiaochun,WU Jinghui,GENG Zhi*()
Received:
2019-12-23
Online:
2020-06-10
Published:
2020-02-24
Contact:
Zhi GENG
E-mail:aaavbackkom@163.com
Supported by:
摘要:
合成了高强度亲水性含羧基聚噁二唑材料(POD-COOH)和含氨基金属有机框架材料(NH2-MIL-125), 以NH2-MIL-125为填料, 与POD-COOH基体材料进行溶液共混, 并通过溶液浇铸法制备系列新型自支撑复合正渗透膜, 研究NH2-MIL-125的引入对复合正渗透膜结构和性能的影响. 研究结果表明, 所制备的系列复合正渗透膜均呈致密结构, 且随着NH2-MIL-125含量的增加, 复合膜的表面亲水性增加、 电负性增强, 并保持良好的机械性能. 以去离子水为进料液, 1.5 mol/L硫酸钠溶液为汲取液, 对上述自支撑复合膜进行正渗透性能测试, 发现由于消除了传统正渗透膜支撑层的内浓差极化现象, 该新型复合正渗透膜在分离过程中具有优异的正渗透性能.
中图分类号:
TrendMD:
何男, 刘威, 杨霞, 王宪泽, 崔晓春, 吴敬慧, 耿直. 自支撑NH2-MIL-125/聚噁二唑复合正渗透膜的制备及性能. 高等学校化学学报, 2020, 41(6): 1370.
HE Nan, LIU Wei, YANG Xia, WANG Xianze, CUI Xiaochun, WU Jinghui, GENG Zhi. Preparation and Performance of Self-standing NH2-MIL-125/polyoxadiazole Composite Forward Osmosis Membranes . Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(6): 1370.
Fig.3 FTIR spectra of POD(a), POD-COOH(b), 1%NH2-MIL-125/POD-COOH(c), 3%NH2-MIL-125/POD-COOH(d) and 5%NH2-MIL-125/POD-COOH(e) forward osmosis membranes
Membrane sample | Thicknesses/μm | Water contact angle/(°) | Zeta potential/mV | Tensile strength/MPa |
---|---|---|---|---|
POD | 5.0 | 78.7 | -6.2 | 62.5 |
POD-COOH | 5.0 | 75.0 | -32.1 | 70.1 |
1%NH2-MIL-125/POD-COOH | 5.0 | 73.1 | -37.3 | 56.2 |
3%NH2-MIL-125/POD-COOH | 5.0 | 72.0 | -41.5 | 51.3 |
5%NH2-MIL-125/POD-COOH | 5.0 | 71.0 | -45.2 | 46.6 |
Table 1 Thickness, water contact angle, Zeta potential and tensile strength of the forward osmosis membranes
Membrane sample | Thicknesses/μm | Water contact angle/(°) | Zeta potential/mV | Tensile strength/MPa |
---|---|---|---|---|
POD | 5.0 | 78.7 | -6.2 | 62.5 |
POD-COOH | 5.0 | 75.0 | -32.1 | 70.1 |
1%NH2-MIL-125/POD-COOH | 5.0 | 73.1 | -37.3 | 56.2 |
3%NH2-MIL-125/POD-COOH | 5.0 | 72.0 | -41.5 | 51.3 |
5%NH2-MIL-125/POD-COOH | 5.0 | 71.0 | -45.2 | 46.6 |
Fig.5 Water contact angles of the POD(a), POD-COOH(b), 1%NH2-MIL-125/POD-COOH(c), 3%NH2-MIL-125/POD-COOH(d) and 5%NH2-MIL-125/POD-COOH(e) forward osmosis membranes Insets: water contact angles of a—e.
Fig.6 Zeta potential of the NH2-MIL-125 nanoparticles(a) and POD(b), POD-COOH(c), 1%NH2-MIL-125/POD-COOH(d), 3%NH2-MIL-125/POD-COOH(e), 5%NH2-MIL-125/POD-COOH(f) forward osmosis membranes at different pH
Membrane sample | Jw/(L·m-2·h-1) | Js/(g·m-2·h-1) | Js/Jw/(g·L-1) |
---|---|---|---|
POD | 12.2 | 22.8 | 1.87 |
POD-COOH | 18.1 | 8.0 | 0.44 |
1%NH2-MIL-125/POD-COOH | 24.3 | 9.8 | 0.40 |
3%NH2-MIL-125/POD-COOH | 27.4 | 10.5 | 0.38 |
5%NH2-MIL-125/POD-COOH | 30.2 | 13.1 | 0.43 |
Commercial FO membrane(HTI-CTA) | 9.4 | 4.7 | 0.50 |
Table 2 Effect of NH2-MIL-125 content on water flux and reverse salt flux of forward osmosis membranes
Membrane sample | Jw/(L·m-2·h-1) | Js/(g·m-2·h-1) | Js/Jw/(g·L-1) |
---|---|---|---|
POD | 12.2 | 22.8 | 1.87 |
POD-COOH | 18.1 | 8.0 | 0.44 |
1%NH2-MIL-125/POD-COOH | 24.3 | 9.8 | 0.40 |
3%NH2-MIL-125/POD-COOH | 27.4 | 10.5 | 0.38 |
5%NH2-MIL-125/POD-COOH | 30.2 | 13.1 | 0.43 |
Commercial FO membrane(HTI-CTA) | 9.4 | 4.7 | 0.50 |
Fig.7 Forward osmosis performance of the POD(a), POD-COOH(b), 1%NH2-MIL-125/POD-COOH(c), 3%NH2-MIL-125/POD-COOH(d) and 5%NH2-MIL-125/POD-COOH(e) forward osmosis membranes
[1] | Cath T. Y., Childress A. E., Elimelech M., J. Membr. Sci., 2006, 281(1/2), 70—87 |
[2] | Petrotos K. B., Lazarides H. N., J. Food Eng., 2001, 49(2/3), 201—206 |
[3] | Holloway R. W., Childress A. E., Dennett K. E., Cath T. Y., Water Res., 2007, 41(17), 4005—4014 |
[4] | McGinnis R. L., Elimelech M., Desalination, 2007, 207(1), 370—382 |
[5] | Nguyen T. P. N., Yun E. T., Kim I. C., Kwon Y. N., J. Membr. Sci., 2013, 433(1), 49—59 |
[6] | Li M., Anand R. K., Analyst, 2016, 141(12), 3496—3510 |
[7] | Mccutcheon J. R., Elimelech M., J. Membr. Sci., 2006, 284(1/2), 237—247 |
[8] | Breinig M., Mayer P., J. Membr. Sci., 2011, 375(1/2), 241—248 |
[9] | Xie X., Zhang X., Li R. H. , Chem. J. Chinese Universities 2019, 40(9), 2033—2040 |
( 谢欣, 张潇, 李蕊含 . 高等学校化学学报, 2019, 40(9) 2033—2040) | |
[10] | Zhao S., Zou L., Tang C. Y., Mulcahy D., J. Membr. Sci., 2012, 396, 1—21 |
[11] | Liu Q. Z., Yang D. F., Hu Y. D. , Chem. J. Chinese Universities 2009, 30(3), 568—572 |
( 刘清芝, 杨登峰, 胡仰栋 . 高等学校化学学报, 2009, 30(3) 568—572) | |
[12] | Yip N. Y., Tiraferri A., Phillip W. A., Schiffman J. D., Elimelech M., Environ. Sci. Technol., 2010, 44(10), 3812—3818 |
[13] | Li M., Karanikola V., Zhang X., Wang L., Elimelech M., Environ. Sci. Technol. Lett., 2018, 5(5), 266—271 |
[14] | Cheng W., Ma J., Zhang X., Elimelech M., Environ. Sci. Technol. Lett., 2019, 6(8), 492—498 |
[15] | Yuan H. G., Liu Y. Y., Liu T. Y., Wang X. L., J. Membr. Sci., 2017, 523, 567—575 |
[16] | Zarabadi P. P., Marek R., ACS Appl. Mater. Inter., 2019, 11(18), 16261—16265 |
[17] | Kadhom M., Deng B., Appl. Mater. Today, 2018, 1, 219—230 |
[18] | Duan J., Pan Y., Pacheco F., Litwiller E., Lai Z., Pinnau I., J. Membr. Sci., 2015, 476, 303—310 |
[19] | Zirehpour A., Rahimpour A., Ulbricht M., J. Membr. Sci., 2017, 531, 59—67 |
[20] | Liu T. Y., Yuan H. G., Liu Y. Y., Ren D., Su Y. C., Wang X., ACS Nano, 2018, 12(9), 9253—9265 |
[21] | Wang X. B., Shi X. Y., Zhou X. J. , Chem. J. Chinese Universities 2018, 39(2), 206—211 |
( 王小兵, 石秀仪, 周星均 . 高等学校化学学报, 2018, 39(2) 206—211) | |
[22] | Kim B., Lee Y. R., Kim H. Y., Ahn W. S., Polyhedron, 2018, 154(1), 343—349 |
[23] | Kim S. N., Kim J., Kim H. Y., Cho H. Y., Ahn W. S., Catal. Today, 2013, 204, 85—93 |
[24] | Nightingale E. R. J., Biochim. Biophys. Acta, 1959, 63(9), 566—567 |
[25] | Suh C., Lee S., J. Membr. Sci., 2013, 42, 365—374 |
[1] | 矫龙, 代学民, 牟建新, 杜志军, 王汉夫, 董志鑫, 邱雪鹏. 柔性OLED用高耐热聚酰亚胺薄膜的制备与性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220390. |
[2] | 徐欢, 柯律, 唐梦珂, 尚涵, 徐文轩, 张子林, 付亚男, 韩广东, 崔金声, 杨皓然, 高杰峰, 张生辉, 何新建. 液相剪切原位剥离蒙脱土纳米片增强高阻氧聚乳酸[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220316. |
[3] | 杨伟明, 席澳千, 杨斌, 曾艳宁. 基于多重动态共价键的环氧类玻璃网络的制备与性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220308. |
[4] | 常斯惠, 陈涛, 赵黎明, 邱勇隽. 离子液体增塑生物基聚丁内酰胺的热分解机理[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220353. |
[5] | 张涛, 邵亮, 张梦辉, 马忠雷, 李晓强, 马建中. 双功能聚二甲基硅氧烷/铜纳米线复合薄膜的制备与性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220359. |
[6] | 颜舒婷, 姚远, 陶鑫峰, 林绍梁. 含硫正离子聚类肽水凝胶的合成与性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220381. |
[7] | 谭乐见, 仲宣树, 王锦, 刘宗建, 张爱英, 叶霖, 冯增国. β-环糊精的低临界溶解温度现象及其在有序纳米孔道片晶制备中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220405. |
[8] | 高慧玲, 曹珍珍, 顾芳, 王海军. 氢键型水凝胶自修复行为的Monte Carlo模拟[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220482. |
[9] | 王寿柏, 吴修明, 束辰, 钟敏, 黄卫, 颜德岳. 含叔丁基聚酰亚胺均质膜的气体分离性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220357. |
[10] | 贾红军, 张佳涛, 马卓利, 王恒, 杨欣瑜, 杨加志. 丙烯酸水溶液聚合法制备PTFE/PAA/Nafion膜及其性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(11): 20220350. |
[11] | 朱歌 李知涵 刘堃 孙天盟. 铝纳米粉末活化树突状细胞的作用[J]. 高等学校化学学报, 0, (): 20220602. |
[12] | 李吉辰, 蔡珊珊, 彭巨擘, 李宏飞, 段晓征. 电场下离子型聚合物复合囊泡结构变化的分子动力学模拟研究[J]. 高等学校化学学报, 0, (): 20220553. |
[13] | 周仕杰 赵莹 牛瑞 徐博 薛东芝 王樱蕙 张洪杰. 新型可降解纳米药物ZnO2@Fe3+-TA@PVP用于肿瘤的化学动力学治疗[J]. 高等学校化学学报, 0, (): 20220554. |
[14] | 李伦, 张静妍, 罗静, 刘仁, 朱乙. UV/Vis-LED激发的香豆素吡啶鎓盐光引发剂的合成及性能[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220178. |
[15] | 陶幸福, 韩成龙, 杨扬, 刘堃. 铝纳米粒子表面引发聚合制备核壳纳米结构[J]. 高等学校化学学报, 2022, 43(10): 20220367. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||