CN101322920A

CN101322920A - 一种木质素壳聚糖反应膜的制备方法

Info

Publication number: CN101322920A
Application number: CNA2007100723443A
Authority: CN
Inventors: 方桂珍; 李珊珊; 任世学
Original assignee: Northeast Forestry University
Current assignee: Northeast Forestry University
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-12-17

Abstract

本发明公布了一种木质素壳聚糖反应膜的制备方法，经由改性木质素溶液和壳聚糖溶液混合，在交联剂作用下反应得到制膜液，通过挥发溶剂法成膜。该反应膜抗酸性能好，适用于水和有机物体系的分离，包括有机酸－水，染料－水，醇－水，蛋白－水等体系的分离以及气体的分离等。本发明方法制备工艺简单，原料价格低廉，整个制备过程对环境友好、产品可自然降解无污染。

Description

一种木质素壳聚糖反应膜的制备方法

技术领域

本发明是关于一种木质素壳聚糖反应膜的制备方法，该膜适用于水和有机物体系的分离，包括有机酸-水，染料-水，醇-水，蛋白-水等体系的分离以及气体的分离等。

背景技术

现存的螯合膜材料主要有：壳聚糖、高分子、纤维素类。壳聚糖是甲壳素N一脱己酰基的线型高分子多糖。壳聚糖内有大量的羟基和氨基，可以以氢键结合成膜，成膜性良好、可生物降解，是一种绿色高科技材料，但是壳聚糖膜抗酸性能不好，而且价格相对较贵。高分子膜虽分离性能好，但是其在毒性及自然降解方面存在缺点。纤维素膜再生产过程中也存在着难以溶解，溶剂价格高和有毒的缺点。

木质素在自然界中存在量很大，估算全世界每年约可产生1500亿吨，是最为丰富的、可循环再生的、尚未有效利用的天然高分子芳香族化合物。在有机化工原料石油、天然气等资源日益枯竭的困境面前，木质素是一种很有潜力的替代资源。每年造纸工业废液中产生的木质素有3000万吨，是造纸和木材水解工业的副产物，也是主要污染源之一。因此，开展木质素的综合利用对经济发展和环境保护都具有重大的现实意义。目前没有木质素分离性反应膜的报道。对于成膜材料的研究表明，仅从分子形状方面考虑，一般带有长支链或具有规则结构的长链分子具有良好的成膜性，而木质素是立体网状结构，复杂不规整，不符合制膜的条件。但是若选择一个成膜性较好天然物质同木质素交联，可使木质素成膜，充分利用木质素，提高其价值。线型高分子壳聚糖是自然界存在量很大的含氮有机物，具有良好成膜性、可生物降解性，故本发明选择两种天然存在量巨大的可再生资源木质素和壳聚糖作为成膜材料制备一种木质素壳聚糖反应膜，增强膜的耐酸性能，该膜适用于水和有机物体系的分离，包括有机酸-水，染料-水，醇-水，蛋白-水体系的分离以及气体的分离等。木质素壳聚糖反应膜的制备不但可以降低成本、维持产品可持续发展，而且这两种膜材料都可以天然降解，是环境友好的产品，符合现代社会对于环保的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种木质素壳聚糖反应膜的制备方法，用于螯合过渡金属离子和分离乙醇水溶液膜包覆材料。该方法制备工艺简单、原料价格低廉；所制备木质素壳聚糖反应膜具有价格便宜，抗酸性好，操作压力低，分离性能优良，生物降解性好，是环境友好的产品，符合现代社会对于环保的要求。

本发明提供了木质素壳聚糖反应膜的制备方案，其特征包括以下过程：

1)纯化或改性后木质素溶于二氧六环-水溶液中制备成3％(w)的木质素溶液；壳聚糖溶于2％(w)醋酸溶液中静置脱泡配成3％(w)的壳聚糖溶液；将二者按照体积比1∶2比例混合加入0.1％(w)的交联剂，在65℃交联反应4h得到制膜液。

2)将制膜液在10cm＊10cm的支撑体上流延铺膜，在自然状态下挥发溶剂24h或40℃烘2h得到反应膜。

上述木质素为碱木质素、木质素硫酸盐或羟甲基化改性木质素；壳聚糖为甲壳素脱乙酰度大于55％的壳聚糖。

上述成膜材料木质素溶剂为二氧六环-水或吡啶-水混合溶液。

上述制备方法为木质素首先配制成溶液，然后和壳聚糖溶液混匀后反应。

上述交联剂为乙二醛、戊二醛和乙二醇双缩水环氧丙基醚等双官能团。

上述支撑体为滤布(目数为350-400)，聚酯无纺布等。

具体实施方式

实施例1

将原料用1mol/L的NaOH溶液溶解，过滤除去原料中不溶物，用1mol/L的HCI调节溶液的pH值为3.5后，过滤，用蒸馏水充分洗涤至中性，在40℃真空干燥得到纯化碱木质素。

将碱木质素溶于二氧六环∶水＝4∶1(v/v)溶液配置成3％(w)碱木质素溶液；壳聚糖溶于2％(w)醋酸溶液中静置脱泡配成3％(w)的壳聚糖溶液。将二者按照体积比1∶2比例混合均匀后向其中加入0.3％(w)的乙二醛交联剂，在65℃交联反应4h得到制膜液。取10mL制膜液在10cm＊10cm的支撑体上流延铺膜，在自然状态下挥发溶剂24h得到木质素壳聚糖反应膜。

实施例2

将原料用1000mL 0.2mol/LNaOH溶液溶解，过滤得到木质素碱液。取150mL木质素碱液，用20％NaOH调节pH＝11，加入1.6mL甲醛溶液，升温至80℃反应120min后，用10％HCI溶液调节pH＝3.5后再60℃保温60min，热过滤，水洗至中性，在40℃真空干燥箱中干燥24h，得到羟甲基化改性木质素。

将羟甲基化改性木质素溶于二氧六环∶水＝4∶1(v/v)溶液中制备成3％(w)羟甲基化木质素溶液；壳聚糖溶于2％(w)醋酸溶液中静置脱泡配成3％(w)的壳聚糖溶液；将二者按照体积比1∶2比例混合均匀后向其中加入0.1％(w)的戊二醛交联剂，在65℃交联反应4h得到制膜液。取10mL制膜液在10cm＊10cm的支撑体上流延铺膜，在40℃下烘干2h得到木质素壳聚糖反应膜。

实施例3

将纯化后的木质素磺酸盐溶于二氧六环∶水＝4∶1(v/v)溶液中制备成3％(w)木质素硫酸盐溶液；壳聚糖溶于2％(w)醋酸溶液中静置脱泡配成3％(w)的壳聚糖溶液；将二者按照体积比1∶2比例混合均匀后向其中加入0.2％(w)的乙二醇双缩水环氧丙基醚交联剂，在65℃交联反应4h得到制膜液。取10mL制膜液在10cm＊10cm的支撑体上流延铺膜，在50℃下烘干1.5h得到木质素壳聚糖反应膜。

实施例4

将羟甲基化改性木质素溶于吡啶∶水＝9∶1(v/v)溶液中制备成3％(w)羟甲基化木质素溶液；壳聚糖溶于2％(w)醋酸溶液中静置脱泡配成3％(w)的壳聚糖溶液；将二者按照体积比1∶2比例混合均匀后向其中加入0.1％(w)的乙二醛交联剂，在80℃交联反应3h得到制膜液。取10mL制膜液在10cm＊10cm的支撑体上流延铺膜，在50℃下烘干2h得到木质素壳聚糖反应膜。

实施例5

将纯化碱木质素溶于吡啶∶水＝9∶1(v/v)溶液中制备成3％(w)羟甲基化木质素溶液；壳聚糖溶于2％(w)醋酸溶液中静置脱泡配成3％(w)的壳聚糖溶液；将二者按照体积比1∶2比例混合均匀后向其中加入0.3％(w)的乙二醛交联剂，在80℃交联反应3h得到制膜液。取10mL制膜液在10cm＊10cm的支撑体上流延铺膜，在50℃下烘干2h得到木质素壳聚糖反应膜。

Claims

1.一种木质素壳聚糖反应膜的制备方法，该膜适用于水和有机物体系的分离，包括有机酸-水，染料-水，醇-水，蛋白-水等体系的分离以及气体的分离等，其特征包括以下过程：

1)纯化或改性后木质素溶于二氧六环∶水＝4∶1(v/v)溶液中制备成3％(w)的木质素溶液；壳聚糖溶于2％(w)醋酸溶液中静置脱泡配成3％(w)的壳聚糖溶液；将二者按照体积比1∶2比例混合加入0.1％(w)的交联剂，在65℃交联反应4h得到制膜液。

2)将制膜液在10cm*10cm的支撑体上流延铺膜，在自然状态下挥发溶剂24h或40℃烘2h得到反应膜。

2.以木质素为膜材料制备具有分离性能的膜。

3.按权利要求1所述的木质素壳聚糖反应膜的制备方法，其特征在于：木质素为碱木质素、木质素硫酸盐或羟甲基化改性木质素；壳聚糖为脱乙酰度大于55％的壳聚糖。

4.按权利要求1所述的木质素壳聚糖反应膜的制备方法，其特征在于：木质素溶剂为二氧六环-水或吡啶-水混合溶液。

5.按权利要求1所述的木质素壳聚糖反应膜的制备方法，其特征在于：木质素首先配制成溶液，然后和壳聚糖溶液混匀后反应。

6.按权利要求1所述的木质素壳聚糖反应膜的制备方法，其特征在于：交联剂为乙二醛、戊二醛和乙二醇双缩水环氧丙基醚等双官能团。

7.按权利要求1所述的木质素壳聚糖反应膜的支撑体，其特征在于：支撑体为滤布(目数为350-400)，聚酯无纺布。