近年来 ， 人们对天然聚合物的研究和开发的兴趣显着增加 。 天然聚合物可生物降解、环保、无毒 ， 并为设计目的提供灵活性 。 含有具有高吸附能力的无机纳米颗粒的天然聚合物纳米复合膜作为绿色吸附膜在水处理应用中显示出巨大的潜力 ， 特别是从废水中去除染料 。 在天然聚合物中 ， 醋酸纤维素（CA）作为一种可再生的天然聚合物 ， 因其具有高亲水性、生物相容性和低成本等优异特性而备受关注 。 在不同的无机纳米粒子中 ， 金属有机骨架（MOF）表现出有趣的结构和非凡的物理化学性质 ， 并在各种应用中受到广泛关注 。 由于其腔体和结构的多样性 ， MOF可以应用于各种应用 。 几位研究人员报告了使用各种纳米颗粒（如MOF）开发薄膜纳米复合材料(TFN)膜 ， 证实增强的渗透通量和可接受的截留率 。 然而 ， 大多数基于MOFs的TFN膜用于气体分离 。 这主要是由于大多数MOF的疏水性对制造的膜的整体性能产生不利影响 。 此外 ， 与在低工作压力下工作的吸附膜不同 ， 用于水处理应用的TFN膜在高工作压力下工作 。
由于一些MOFs如MOF-5不提供高比表面积并且对湿热敏感 ， 因此MOF衍生的多孔碳(MOFDPC) NPs的应用可以被视为替代事项 。 MOFDPC NPs具有结构有序、孔隙率高、比表面积大、吸附容量高、孔径分布窄等特点 ， 在各个领域受到了广泛关注 。
在这项工作中 ， 通过将具有高吸附能力的MOFDPC NPs结合到CA基质中以从水溶液中去除MB ， 通过相转化法制备了一种新型的可生物降解的吸附膜 。 PEG用作成孔剂 。 对制备的膜的理化特性进行了综合研究 。 研究了各种参数如PEG浓度、NPs负载量、pH、初始MB浓度和操作压力对制备的膜性能的影响 。 还研究了制备的最佳吸附膜的长期行为和可重复使用性 。
2 。 材料和方法
2.1.材料
六水合硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)、对苯二甲酸(C8H6O4 98%)和NN-二甲基甲酰胺(DMF)用作MOFDPC NPs制造的前体 ， 并从Dae-jung化学与金属、Alfa Aesar和Merck购买 ，分别 。 醋酸纤维素（CA ， Mn = 30000 ， 乙酰含量为39.99重量％）用作吸附膜制备的天然聚合物 ， 由Sigma-Aldrich提供 。 分析纯度为99.5%的1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和聚乙二醇(PEG Mn = 200)购自默克公司 ， 分别用作溶剂和成孔剂 。 亚甲蓝(MB)由Dr. Mojallali? Chemical Reagent Co. (Iran)提供 。
2.2. MOF衍生的多孔碳合成
在典型的合成过程中 ， 将2.677 g六水合硝酸锌和1.494 g对苯二甲酸（摩尔比为1:1）加入70 mL DMF 。 将所得混合物搅拌20分钟并溶解所有固体后 ， 将制备的混合物转移到体积为90毫升的高压釜中 ， 并在110-120°C下加热24小时 。 然后 ， 将高压釜从烘箱中取出并冷却至室温 。 下一步 ， 分离上清液后 ， 收集合成的MOF并用DMF洗涤数次 。 随后收集合成的MOF并在120°C下干燥24小时 。 然后 ， 将合成的MOF转移到氧化铝舟中 ， 直接在管状电炉中用纯氩气流在1000°C下碳化4小时 ， 以合成MOF衍生的多孔碳(MOFDPC) NPs 。 温度从室温稳定上升到目标温度（1000 °C） ， 升温速率为10 °C.min?1 。 最后 ， 对所得黑色粉末进行表征并用于制备吸附膜 。 MOFDPC NPs的合成和表征细节在我们之前的工作中有所介绍 。
2.3.膜制备
膜制备采用相转化法 。 首先 ， 将指定量的PEG 200（0、5、10、15和20 wt%）溶解在NMP中并连续搅拌以获得均匀溶液 。 然后 ， 将CA (17.5 wt%)添加到获得的溶液中并在室温下搅拌24小时 。 然后 ， 聚合物溶液在室温下脱气约24小时以去除任何气泡 。 脱气后 ， 将聚合物溶液浇铸在干净的玻璃板上 ， 并使用厚度调整为150 μm的涂膜器 。 将浇铸的薄膜立即浸入作为非溶剂凝固浴的蒸馏水中25°C 24小时以完成相分离 。
CA/MOFDPC纳米复合吸附膜是在前一阶段获得的最佳PEG 200浓度下制备的 。 将各种数量的合成MOFDPC NP（0.5、1、1.5、2和2.5重量％ ， 基于聚合物的重量）分散在CA/PEG 200溶液中 ， 超声处理1小时 。 其他准备步骤与前一阶段类似（制造纯CA膜） 。
表1表示所制备膜的组成和标记 。
| Membrane Code | NPs and polymer (17.5 wt%) | Additive (wt.%) (PEG 200) | Solvent (wt.%) (NMP) | |
| Polymer (CA) | NPs | |||
| M1 | 100 | 0 | 0 | 82.5 |
| M2 | 100 | 0 | 5 | 77.5推荐阅读
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