Page 164 - 《精细化工》2022年第5期

·1018· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

比 M0 具有更好的防污性能。M2 优异的防污性能主
要原因可能是：HKUST-1 纳米粒子具有良好的亲水
性能，且质量分数达到 0.05%时，在 M2 内均匀分
散，此时膜表面的水接触角达到 48.0°，具有较好亲
水性的膜表面在增加通量的同时能够在表面形成一
层水合层，这有效减少了膜表面与待分离分子之间
通过疏水键产生的非特异性结合，以此减少污染；
同时，适量 HKUST-1 纳米粒子的掺杂增加了铸膜液
的黏度，有效限制了分子运动，使膜表面更加光滑。
因此，M2 比 M0 具有更低的表面粗糙度。根据早期
报道 [23] ，更加光滑的表面可以减少污染物与膜表面
的接触面积和受力，能够有效抑制膜表面污垢的积
累，在过滤过程中具有更强抵抗污垢滤饼层的能力，
同时更易进行水力清洗。
2.4 与其他报道文献研究的对比
表 2 总结了 HKUST-1/PEI 混合基质膜与其他文
献报道的超滤膜性能的对比。由表 2 可以发现，混
合基质膜具有更高的纯水通量和溶质截留率，同时

图 10 M0、M2 耐污性能测试 具有较强的耐酸碱性能、耐高温性能以及抗污染能
Fig. 10 Fouling resistance test of M0 and M2 力。所以，制备的混合基质膜在处理油水乳液废水

由图 10b 可知，M2 的通量恢复率达到 92%， 等领域具有广泛的应用前景。

表 2 混合基质膜与其他超滤膜性能对比
Table 2 Performance comparison between mixed matrix membrane and other ultrafiltration membranes
2
膜材料及添加物 溶液类型 通量/[L/(m ·h)] 溶质 截留率/% 参考文献
PEI、HKUST-1 纯水 1304 BSA（68000 Da） 97.1 本文
PVDF、ZIF-8 纯水 208.5 伊文思蓝 97.17 [24]
PSF、MIL-100(Fe) 纯水 72.0 亚甲基蓝 99.9 [25]
PVDF、MOF-5 纯水 117.9 BSA（—） 95.1 [26]
PVDF、ZIF-8 纯水 310.0 BSA（—） >98.0 [27]
SPES、UiO-66-NH 2 纯水 678.0 BSA（66000 Da） >96.0 [28]
注：PVDF 代表聚偏氟乙烯；ZIF-8 代表类沸石咪唑骨架-8；PSF 代表聚砜；MIL-100(Fe)代表莱瓦希尔骨架-10(Fe)；MOF-5 代
表 MOF-5 金属有机骨架；SPES 代表磺化聚醚砜；“—”代表未给出。

92%，具有优异的抗污性能。HKUST-1 纳米粒子是
3 结论 一种出色的纳米填料，将 HKUST-1 纳米粒子掺杂到

PEI 铸膜液中，制备的混合基质膜可能会改善膜在
通过常温、常压法快速制备了金属有机框架材
油水乳液等领域的分离能力。
料 HKUST-1，将不同质量分数 HKUST-1 纳米粒子
掺杂到 PEI 铸膜液中成功制备出 HKUST-1/PEI 混合 参考文献：
基质膜。结果表明，当 HKUST-1 纳米粒子质量分数 [1] JIANG Z Y, CHU L Y, WU X M, et al. Membrane-based separation
为 0.05%时，M2 表面的亲水性能显著提升，“指状” technologies: From polymeric materials to novel process: An outlook
from China[J]. Reviews in Chemical Engineering, 2020, 36(1):
孔道结构明显变宽，表面粗糙程度显著降低。在 0.1
67-105.
2
MPa 运行压力下，M2 纯水通量达到 1304 L/(m ·h)， [2] GOH P S, NG B C, LAU W J, et al. Inorganic nanomaterials in
对质量浓度为 1.0 g/L BSA 的截留率>97%。此外， polymeric ultrafiltration membranes for water treatment[J].
Separation & Purification Reviews, 2015, 44(3): 216-249.
通过耐高温性及耐酸（pH=2）、碱（pH=12）性能测 [3] LEON A, TGMD S, PANGILINAN K D, et al. High performance
试，发现 M2 的截留率仅下降 2%左右，证明该混合 polymers for oil and gas applications[J]. Reactive and Functional
Polymers, 2021, 162(44): 104878.
基质膜具有良好的耐高温及耐酸碱性能，同时经过
[4] ERHARD D P, LOVERA D, VON SALIS-SOGLIO C, et al. Recent
耐污性能测试发现，M2 的通量恢复率能够达到 advances in the improvement of polymer electret films[M]. Springer,