UiO-66-NH2纳米颗粒,一种平均尺寸为100nm的金属有机框架(MOFs),加入聚酰胺基薄膜纳米复合材料(TFN)RO膜。其固有的多孔结构、亲水性以及较高的化学性质和水稳定性,使TFN膜具有更大的表面亲水性、较低的交联程度和水分子跨选择性层的优先途径。我们通过喷雾辅助预处理,在TFN层中引入了UiO-66-NH2纳米颗粒。在微咸水淡化试验中,喷雾时间为3 min的UiO-66-NH2 TFN膜显示,纯水渗透性增加了约50%,同时保持了类似的盐截留率。前者也比后者具有更高的耐氯性。在海水淡化试验中,TFN膜也比TFC膜表现出更高的水通量和盐截留率。
图1.(A)合成的UiO-66-NH2纳米颗粒的FESEM图像(比例尺= 100nm);(b)UiO-66-NH2的XRD光谱;(c)UiO-66-NH2的N2吸附/解吸等温线;(d)用TMC超声处理5分钟的参考UiO-66- NH2和UiO-66-NH2的ATR-FTIR光谱。
图1(a)显示了他们的FESEM图像,平均尺寸约为100 nm。图1(b)所示的所有特征衍射峰。在7.3°、8.4°和25.6°的峰分别对应于UiO-66-NH2的(111)、(002)和(006)平面。此外,根据图1(c)可以看到100 nm的UiO-66-NH2纳米颗粒具有834.32 m2/g的高比表面积。这种高孔隙结构不仅保持了约340 cm3/g STP对N2的吸附能力,而且为水的输送提供了理想的途径。图1(d)所示的FTIR光谱揭示了纳米颗粒独特的化学结构以及它们与TMC的反应。UiO-66-NH2在3334和3289 cm-1为-NH2的拉伸振动。峰在1644和1256cm-1是由于N-H和C-H的弯曲。
图2.喷涂UiO-66-NH2纳米颗粒(0-10分钟)和MPD浸泡(比例尺= 1μm)后的基底表面的FESEM图像。
为了控制UiO-66-NH2纳米颗粒在Psf支架上的沉积量,将浓度为0.02 wt%的乙醇/UiO-66-NH2溶液喷洒在基膜表面1, 3, 5, 7和10分钟所得的TFN膜分别命名为TFN-1、TFN-3、TFN-5、TFN-7和TFN-10。为了避免纳米颗粒团聚,选择较低浓度的UiO-66-NH2进行喷涂。图2为不同喷涂时间和(甲基丙二醇)MPD水溶液浸泡2 min后的基板表面FESEM图像。UiO-66-NH2纳米颗粒的表面覆盖度随着喷涂时间的增加而增加。在喷淋时间为5 min时,支撑表面被UiO-66-NH2纳米颗粒饱和,在此范围内观察到更多的纳米颗粒簇。