Page 168 - 《精细化工》2023年第2期
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·390·                             精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

            H 2 BDC（0.84 mmol）和 8 mL 乙酸，再次超声 5 min             MPD 溶液，用滤纸轻轻擦去膜表面的残留液滴；再
            使溶液完全混合后，倒入 100 mL 高压反应釜中，加                        将质量分数为 0.4%的 TMC 正己烷溶液（0.2 g TMC
            热至 120  ℃反应 24 h，冷却至室温，得到乳白色溶                      与 49.8 g 正己烷）倒在膜表面并浸泡 2 min 进行界
            液，表明 UiO-66 已形成。将溶液以 8000 r/min 进行                 面聚合制备 PA 层，倒去膜表面多余的 TMC 正己烷
            离心，将离心后的沉淀物用 DMF 和甲醇分别再次离                          溶液后放入 70  ℃恒温干燥箱烘干 10 min，并将其
            心洗涤 3 次，最后，将洗涤后的沉淀物放置在真空                           置于去离子水中保存备用。
            干燥箱中 80  ℃干燥 12 h，得到白色晶体，研磨成                           TFN-U 膜的制备：先将 UiO-66 纳米颗粒分散
            粉末备用。                                              在 100 mL  Tris HCl 缓冲液中配成质量浓度为 0~
            1.2.2  PEI 基膜的制备                                   0.4 g/L 的 UiO-66 分散液，再将 0.2 g（1.05 mmol）
                 根据课题组前期研究，采用相转化法                   [19] 制备    DA 加入 UiO-66 分散液中并超声分散 10 min 得到
            PEI 基膜。将 10 g PEI、1 g PVP 和 39 g（4.48 mmol）        DA/UiO-66 混合溶液。将 DA/UiO-66 混合溶液倒入
            DMAc 组成的混合物置于锥形瓶中，在 60  ℃下搅                        固定在环氧板上的 PEI 基膜表面，室温下振荡 90
            拌 6 h，然后在室温静置脱泡 6 h 形成均相铸膜液。                       min，振荡结束后，在 60  ℃烘箱中烘干 10 min，得
            用 120 μm 厚的刮膜棒均匀刮至无纺布上，然后快速                        到 PDA-UiO-66 中间层，再在中间层上进行界面聚
            将其完全浸没在去离子水中完成相转化成膜并置于                             合反应，方法与制备 PA/PEI 膜步骤一样，TFN-U
            去离子水中 24 h 后取出基膜，在 4  ℃保存备用。                       膜结构示意图如图 2 所示。将不同质量浓度 UiO-66
                 为提高基膜的耐溶剂性能，先将基膜完全浸没                          分散液制备的复合纳滤膜命名为 TFN-U x ，其中 x 为
            在 IPA 中 1 h 后，取出基膜，再在 60  ℃水浴条件下，                  0、1、2、3、4，分别对应 UiO-66 分散液的质量浓
            将基膜浸没在质量分数为 10%（以溶液的质量为基                           度为 0、0.1、0.2、0.3、0.4 g/L。
            准，下同）的 HDA-IPA 溶液（40 g HDA 与 360 g                 1.2.4  UiO-66 纳米颗粒和膜的结构表征
            IPA）中进行化学交联 30 min，其反应机理示意图                            用 FTIR 分析 UiO-66 纳米颗粒和膜表面的官能
                                                                                                         –1
            如图 1 所示。交联反应结束后，在自然条件下晾干，                          团，UiO-66 纳米颗粒波数范围为 4000~500 cm ，
                                                                                             –1
            即得 PEI 基膜。                                         膜表面波数范围为 4000~600 cm ，分辨率设置为
                                                               4 cm 。用 XRD 分析 UiO-66 纳米颗粒的晶体结构，
                                                                   –1
                                                               扫描速度为 2(°)/min。用 SEM 分析 UiO-66 纳米颗
                                                               粒和膜的表面及断面形貌结构，样品在测试前需进
                                                               行喷金处理，加速电压为 3 kV。用 AFM 对膜表面
                                                               粗糙度进行测试，膜面积为 10 μm×10 μm。采用接
                                                               触角测量仪测试膜的水接触角，评价膜表面亲水性，
                                                               在每张膜表面任意取 2 个位置进行测试，所得数据
                                                               取平均值。
                                                               1.2.5   膜分离性能测试
                                                                   采用实验室自制的膜性能测试仪对膜的溶剂通
                                                               量和溶质截留率进行测试，膜性能测试实验装置如
                                                               图 3 所示。室温下，将制备好的膜置于膜性能测试
                                                               仪中，将待测溶液在 0.70 MPa 下预压 20 min 后，
                                                               在 0.60 MPa 下测定获得一定体积溶液所需要的时
                                                               间，膜通量由式（1）计算：
                                                                                 J  =/(VA t             （1）
                                                                                          )

                                                                                         2
                                                               式中：J 为纳滤膜通量，L/(m ·h)；V 为透过膜的溶

                                                               液体积，L；A 为测试膜的有效面积（有效膜面积为
                   图 1  HDA 与 PEI 交联反应机理示意图                    30 cm ），m ；t 为测试时间，h。
                                                                    2
                                                                         2
            Fig. 1    Schematic diagram of PEI and  HDA crosslinking
                   reaction mechanism                              采用相同的方法测定纳滤膜对质量浓度为
                                                               0.1 g/L 的刚果红水溶液和 0.1 g/L 的刚果红甲醇溶
            1.2.3  PA/PEI 和 TFN-U 复合纳滤膜的制备                     液的分离效果，利用紫外-可见分光光度计在波长为
                 PA/PEI 膜的制备：将 PEI 基膜表面完全浸泡在                   497 nm 处测定渗透液/进料液的吸光度，根据标准曲
            质量分数为 2%的 MPD 水溶液中 10 min，随后倒去                     线方程：y=0.0105x+0.0605（R =0.9988）计算溶液
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