单宁酸改性MOF-808掺杂聚醚酰亚胺超滤膜的制备及性能
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江西理工大学

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中图分类号:

TQ325.4

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Preparation and Properties of Polyetherimide Ultrafiltration Membrane Incorporated with Tannic Acid-Modified MOF-808
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Jiangxi University of Science and Technology

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    摘要:

    通过混合法将单宁酸(TA)包裹在MOF-808表面,制备了TA@MOF-808复合纳米材料,并采用相转化法制备了TA@MOF-808掺杂聚醚酰亚胺(PEI)超滤膜。通过FTIR、XPS、SEM、AFM、接触角测试仪(CA)以及固体表面Zeta电位测试仪(Zeta),对膜的官能团、化学结构、表面形貌、截面结构、表面粗糙度以及亲水性进行了表征。结果表明,当TA@MOF-808的质量分数为0.04%时,超滤膜具备较好的性能,在0.1 MPa运行压力下的纯水通量约为926.1 L·m-2·h-1,对0.1g/L 的牛血清白蛋白(BSA)溶液的截留率为93.9%。在pH=3的稀硫酸溶液进行的14天长期运行稳定性测试中纯水通量维持在840~845 L·m-2·h-1,截留率在97.5%,通量恢复率>93%,表明其具备优良的分离性能及结构稳定性。 通过混合法将单宁酸(TA)包裹在金属有机框架材料MOF-808表面,制备TA@MOF-808纳米粒子,然后采用相转化法制备了TA@MOF-808掺杂聚醚酰亚胺(PEI)的TA@MOF-808/PEI超滤膜。通过FTIR、XRD、SEM、XPS对TA@MOF-808纳米粒子的结构组成和微观形貌进行表征,采用FTIR、AFM以及接触角测试仪(CA),对膜的官能团、化学结构、表面形貌、截面结构、表面粗糙度以及亲水性进行表征,基于自制的错流过滤膜性能测试仪对膜的溶剂通量和溶质截留率进行测试,考察TA@MOF-808纳米粒子掺杂质量分数(以制备超滤膜的原料总质量为准,下同)对TA@MOF-808/PEI超滤膜纯水通量和牛血清白蛋白(BSA)截留率的影响,并分析其耐酸和抗污染性能。结果表明,当TA@MOF-808纳米粒子掺杂质量分数为0.04%时,TA@MOF-808/PEI超滤膜(M4)具备较好的性能,相比PEI空白纯膜,在0.1 MPa跨膜压力下的纯水通量从684.5 L/(m2·h)提高至926.1 L/(m2·h),对质量浓度1.0 g/L的BSA截留率从93.9%增加至97.3%。在pH=3的稀硫酸溶液进行的14 d长期运行稳定性测试中,M4纯水通量维持在840~845 L/(m2·h),BSA截留率在97.5%;以质量浓度0.6 g/L的BSA溶液为模拟污染物的抗污性能测试中,M4纯水通量恢复率>93%。

    Abstract:

    Tannic acid (TA) was encapsulated on the surface of MOF-808 via a blending method to synthesize TA@MOF-808 composite nanomaterials. These nanomaterials were then incorporated into a polyetherimide (PEI) ultrafiltration membrane using the phase inversion technique. The TA@MOF-808 doped PEI ultrafiltration membrane was characterized by FTIR, XPS, SEM, AFM and contact angle measurements (CA)to assess functional groups, chemical structure, surface morphology, cross-sectional structure, surface roughness, and hydrophilicity. The results demonstrated that when the mass fraction of TA@MOF-808 was 0.04%, the ultrafiltration membrane exhibited superior performance, achieving a pure water flux of approximately 926.1 L·m-2·h-1 under an operating pressure of 0.1 MPa and a rejection rate of 93.9% for a 0.1 g/L bovine serum albumin (BSA) solution. In a 14-day long-term stability test conducted in a dilute sulfuric acid solution at pH 3, the pure water flux remained stable between 840-845 L·m-2·h-1, with a rejection rate of 97.5% and a flux recovery rate exceeding 93%, indicating excellent separation performance and structural stability.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

于思伟,钟招煌,李新冬,郏江辉,蔡勐,包罗,朱勤燕,黄万抚.单宁酸改性MOF-808掺杂聚醚酰亚胺超滤膜的制备及性能[J].精细化工,2025,42(6):

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  • 收稿日期:2024-06-26
  • 最后修改日期:2024-08-26
  • 录用日期:2024-08-07
  • 在线发布日期: 2025-06-06
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