通过原位生长法制备MWCNT@ZIF-L复合材料，并将其嵌入CS-PVA膜中用于渗透蒸发海水淡化

《ChemistrySelect》：Preparation of MWCNT@ZIF-L Composites Through In Situ Growth Method and Their Incorporation into CS-PVA Membrane for Pervaporation Desalination

通过原位生长法制备MWCNT@ZIF-L复合材料并涂覆于CS-PVA基膜，制备MWCNT@ZIF-L/CS-PVA复合膜。实验表明MWCNT@ZIF-L增强膜亲水性和抗肿胀性，使海水淡化中水通量达19.8 kg·m?2·h?1，脱盐率99.98%，较纯CS-PVA膜提升3.3倍。

　　

摘要

为了制备用于海水淡化的高性能渗透蒸发膜，将多壁碳纳米管（MWCNT）引入ZIF-L中，并通过原位生长方法制备了MWCNT@ZIF-L复合材料。以MWCNT@ZIF-L作为填料，CS-PVA（质量比为8:2）作为聚合物基质，以及聚丙烯腈（PAN）膜作为基底，采用涂覆法制备了MWCNT@ZIF-L/壳聚糖（CS）-聚乙烯醇（PVA）复合膜。通过SEM、FT-IR、XRD、XPS和水接触角等手段对MWCNT@ZIF-L复合材料及MWCNT@ZIF-L/CS-PVA膜进行了表征。MWCNT-COOH提供了成核位点，并引入了亲水基团，有助于形成ZIF-L叶片结构。MWCNT@ZIF-L提高了膜的亲水性和抗膨胀性能。少量MWCNT的添加对ZIF-L的形态没有明显影响，但大量MWCNT的加入会损害ZIF-L叶片结构的形成。研究了该复合膜在渗透蒸发海水淡化中的应用。将MWCNT@ZIF-L掺入聚合物中后，增加了水的传输通道和亲水基团，从而提高了膜的通量，同时并未降低对盐离子的排斥能力。在35°C下，含有1.5 wt% MWCNT@ZIF-L（质量比1:20）的MWCNT@ZIF-L/CS-PVA复合膜在3.5 wt% NaCl水溶液中的通量为19.8 kg·m^?2·h^?1，盐离子排斥率为99.98%，这一性能是CS-PVA膜的3.3倍。

图形摘要

使用混合酸溶液对MWCNT进行酸化处理，然后通过原位生长方法制备MWCNT@ZIF-L复合材料。以MWCNT@ZIF-L作为填料，采用涂覆法制备了MWCNT@ZIF-L/CS-PVA复合膜。该复合膜提高了膜的亲水性和抗膨胀性能，在渗透蒸发海水淡化过程中表现出更高的通量和盐离子排斥率。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。