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金属有机骨架混合基质水处理分离膜研究进展

2021-03-08赵东升

化工进展 2021年2期
关键词:界面

赵东升

(南阳师范学院土木建筑工程学院,河南南阳473061)

全球性的水资源危机使膜分离技术在水质净化和淡化方面取得不断发展。相对其他分离技术,膜分离技术具有分离效率高、能耗低、占地面积小和环境友好等优势。然而,膜分离技术常受到渗透性和选择性之间相互博弈的trade-off 效应困扰[1],即具有较高水通量的膜通常对目标分离/去除物质的截留性能较差。为克服这一现象,研究人员通过向聚合物膜中引入无机纳米多孔填料来制备混合基质膜[2-3]。然而,由于两相之间的排斥作用,导致界面缺陷孔隙充当非选择性的渗透路径,难以同步提高膜的渗透选择性。此外,填料流失和聚合物堵塞孔隙,造成复合膜分离性能的损坏,无法实现工业化应用。因此,新型填料的开发对于大规模生产高性能水处理分离膜具有重要意义。

金属有机骨架(MOFs)是一类由无机金属离子和有机配体通过自组装过程形成的具有周期性网络拓扑结构的多孔晶体[4-5]。MOFs 材料因其高度可调控的拓扑结构(即孔的形状和尺寸)和可修饰的化学功能化而备受关注[6-7],其在非均相催化[8-9]、气体分离[10-13]、药物传输[14-17]和液体分离[18]等领域得到广泛应用。与传统无机颗粒相比,MOFs 的有机性质使其与聚合物之间具有良好的相容性,制得的MOFs 混合基质膜有望表现出增强的渗透选择性,可突破传统分离膜trade-off效应的阻碍。

早期开发的MOFs颗粒水稳定性差,潮湿的环境会导致骨架的坍塌,限制其在水处理领域的应用。……

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