共价有机框架(COF)复合膜的制备及其脱盐性能研究

利用锂电池行业聚乙烯(PE)隔膜作为基底,采用聚乙烯醇(PVA)对其进行亲水化改性,得到亲水化PE膜。通过液-液界面聚合法制备离子型的共价有机框架(COF)材料,通过真空辅助自组装将其覆盖在亲水化PE膜表面,得到COF复合膜(COFMs)。系统研究了PE膜的表面属性对COFMs形貌、结构和脱盐性能的影响。结果表明:PE膜表面孔径和孔隙率的变化,有效影响了整体COFMs的脱盐性能。在0.5 MPa操作压力下,所制备的COFMs对四种无机盐的截留性能为:Na_(2)SO_(4)>MgSO_(4)>NaCl>MgCl_(2),且最优的COFM0.05表现出Na_(2)SO_(4)截留性能高达98.83%,水通量为4.35 L/(m^(2)·h)。在长期性能测试中,COFM_(0.05)的Na_(2)SO_(4)截留率保持稳定,表明PE支撑的COFMs具有优异的稳定性。

共价有机框架液体分离膜的研究进展

传统聚合物膜由于受到渗透通量与选择性的权衡关系的制约,严重阻碍了其在液体分离领域的进一步发展和应用。共价有机框架(covalent organic framework,COF)作为一类新兴的结晶多孔材料,在开发具有快速分子/离子传输和精准筛分领域具有很大的前景。从COF膜结构和表面理化性质出发,讨论了COF的孔径、稳定性、亲疏水性以及表面电荷对COF膜结构与性能的影响,并阐述了这些性质在膜分离过程中的重要作用,同时深入探讨了COF膜结构与功能之间的内在联系;简述了调控COF特性以优化膜性能的方法,主要包括筛选/预先设计单体合成COF膜和对COF膜进行合成后修饰的策略。此外,重点介绍了多种先进COF膜的制备策略:共混、原位生长、真空辅助过滤和界面聚合等,并且综述了COF膜在海水淡化、污水处理、有机溶剂纳滤和渗透能量转换等领域的最新研究进展。最后,从膜材料的制备与商业化需求等方面,指出了当前COF膜所面临的挑战、机遇和未来发展趋势,为新型功能性COF膜的“按需设计”提供了一定启示,并为COF膜在液体分离领域的发展和应用提供参考和借鉴。