CN104028114B - 一种基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法 - Google Patents

一种基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法。首先，采用水相自由基聚合法制备甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物，再将其与阳离子聚合物通过离子交联作用形成纳米粒子，最后将上述纳米粒子和交联剂配成一定浓度的水分散液涂于多孔聚砜支撑膜表面，经固化交联后得到纳滤膜。此种纳滤膜在0.6MPa的操作压力下，水通量大于20L.m-2.h-1，对二价离子的截留高于90%，对一价离子的截留率低于40%；同时，表现出良好的耐污染性。因此，所制备的基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜具有良好的纳滤分离性能和耐污染性能，制膜方法简单易行、成本低廉，具有良好的工业化应用前景。

Description

一种基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法
技术领域
本发明属于纳滤膜分离领域，尤其涉及一种基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法。
背景技术
水是生命之源，是人类赖以生存的宝贵资源，目前，水资源危机已成为制约社会可持续发展的关键因素。纳滤是介于超滤和反渗透之间的一种压力驱动的膜分离过程，既可像反渗透一样分离不同价离子，又可以像超滤一样脱除分子量在200～1000 Da之间的有机物或胶体。纳滤作为一种新型、节能、环保的膜分离技术在水质净化、废水处理和资源回收等方面发挥日益重要的作用。
目前，商品化纳滤膜主要为荷负电纳滤膜，如Eastman Kodak E394-60的醋酸纤维素膜，Film Tec公司的NF-40和日本东丽公司的UTC-20HF的聚酰胺膜，及日东电工开发的NFR-7400系列磺化聚醚砜膜等。然而，随着实际分离体系的增加，需要进一步提高纳滤膜的分离效率、耐污染性，降低运行成本。现有报道将聚乙烯醇（PVA）或聚乙二醇（PEG）等亲水高分子材料或沸石、纳米二氧化硅、碳纳米管等无机纳米材料通过表面涂覆、接枝和原位聚合等方法引入到纳滤膜，可在一定程度上改善膜的分离性能和耐污染性（J. Membr. Sci. 2011, 367, 158-165；Polymer 2007, 48, 1165-1170；J. Membr. Sci., 2007, 294, 1-7）。然而，上述改性方法仍存在制备过程复杂，无机纳米材料在膜内分布不均匀、易聚集，膜易产生缺陷等问题。因此，开发新型的成膜材料，是获得高性能纳滤膜的根本途径。
带有相反电荷的聚电解质分子链通过静电力彼此结合在一起可形成一类新型的聚电解质络合物纳米材料（J. Membr. Sci., 2009, 329, 175–182；J. Membr. Sci., 2009, 333, 68–78）。以甜菜碱型两性离子聚合物为原材料制备的纳米粒子内部既含有离子交联结构，又含有大量的甜菜碱两性离子基团，具有良好的亲水性、耐污染性和独特的纳米结构，以其为成膜材料，制备的纳滤膜将具有良好的分离选择性和耐污染性，使其能够更好地满足实际应用的需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法包括如下步骤：
（1）将0.5～2.5质量份的羧甲基纤维素钠和0.1～1质量份的甜菜碱型两性离子单体溶解于100～250质量份的水溶液中，通入氮气，加入0.05～0.2质量份的水溶性引发剂，在30～45oC下接枝聚合3～8小时，用丙酮将聚合物沉淀，多次洗涤后，于40～60oC干燥3～6小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；
（2）将1～3质量份的甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和0.5～2质量份的阳离子聚合物分别溶解于100～500质量份的酸性水溶液中，再将阳离子聚合物酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于35～50oC干燥12～24小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；
（3）将0.2～2.0 g的甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子和0.05～0. 5 g的环氧交联剂加入到100 ml碱性水溶液中，在20～30oC的温度下搅拌20～40分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在20～30oC的温度和50～60%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放置于40～60oC的烘箱中2～4小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜；
步骤（1）中所述的甜菜碱型两性离子单体为3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、2-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]乙烷-1-磺酸内盐、3-(4-乙烯基吡啶)丙烷-1-磺酸内盐、3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-羧酸内盐或2-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]乙烷-1-羧酸内盐中；步骤（2）中所述的阳离子聚合物为聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯亚胺、聚丙烯胺盐酸盐或聚二甲基二烯丙基氯化铵；步骤（1）中所述的水溶性引发剂为过硫酸氨和四甲基乙二胺，其质量比为2：1；步骤（2）中所述的酸性水溶液为质量百分比浓度为0.1～1%的盐酸、醋酸或硫酸水溶液；步骤（3）中所述的环氧交联剂为环氧乙烷、环氧丙烷或环氧氯丙烷；步骤（3）中所述的碱性水溶液为质量百分比浓度为0. 1～1%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
所述的基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜可用于海水淡化、硬水软化、不同价态无机盐的分离和无机盐与有机物的分离领域。
本发明一种基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的分离性能测试方法如下：将纳滤膜置于本领域常规纳滤测试装置中，测试前膜在0.7 MPa操作压力下预压1 h，然后在25 oC和0.6 MPa测试条件下，对膜的水渗透通量（J）和物质的截留率（R）进行测定，其计算公式如式为：J=V/(A.t)；R=1-Cp⁄Cf；其中，V－料液透过膜的体积，A－膜的有效面积为22.4 cm2，t－运行时间，Cp－渗透液浓度，Cf－进料液浓度；通过测定电导率值，得到无机盐溶液浓度。
甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子内部不仅具有独特的离子交联结构，还含有大量的亲水性好、耐污染性强的甜菜碱型两性离子基团，以及可参与化学交联反应的羟基，将其作为成膜材料，通过调控纳米粒子的化学组成、结构、和交联成膜的条件，所得基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜对二价盐Na2SO4的截留率高于90%，而对一价盐NaCl的截留率低于40%，膜的水渗透通量高于20 L.m-2.h-1；同时，所用原料方便易得，价格低廉；纳米粒子在水溶液中制得，清洁环保，过程简单安全；复合膜的制备采用简单的浸涂、热固化交联处理即可，制膜工艺简单、成本低，具有良好的工业实用性。
具体实施方式
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法包括如下步骤：
（1）将0.5～2.5质量份的羧甲基纤维素钠和0.1～1质量份的甜菜碱型两性离子单体溶解于100～250质量份的水溶液中，通入氮气，加入0.05～0.2质量份的水溶性引发剂，在30～45oC下接枝聚合3～8小时，用丙酮将聚合物沉淀，多次洗涤后，于40～60oC干燥3～6小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；
（2）将1～3质量份的甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和0.5～2质量份的阳离子聚合物分别溶解于100～500质量份的酸性水溶液中，再将阳离子聚合物酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于35～50oC干燥12～24小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；
（3）将0.2～2.0 g的甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子和0.05～0. 5 g的环氧交联剂加入到100 ml碱性水溶液中，在20～30oC的温度下搅拌20～40分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在20～30oC的温度和50～60%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放置于40～60oC的烘箱中2～4小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜；
步骤（1）中所述的甜菜碱型两性离子单体为3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、2-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]乙烷-1-磺酸内盐、3-(4-乙烯基吡啶)丙烷-1-磺酸内盐、3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-羧酸内盐或2-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]乙烷-1-羧酸内盐中的一种；步骤（2）中所述的阳离子聚合物为聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯亚胺、聚丙烯胺盐酸盐或聚二甲基二烯丙基氯化铵；步骤（1）中所述的水溶性引发剂为过硫酸氨和四甲基乙二胺，其质量比为2：1；步骤（2）中所述的酸性水溶液为质量百分比浓度为0.1～1%的盐酸、醋酸或硫酸水溶液；步骤（3）中所述的环氧交联剂为环氧乙烷、环氧丙烷或环氧氯丙烷；步骤（3）中所述的碱性水溶液为质量百分比浓度为0. 1～1%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
实施例 1：
将0.5 g 羧甲基纤维素钠和0.1 g3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐溶解于100 g的水溶液中，通入氮气，加入0.05 g过硫酸氨和四甲基乙二胺（质量比为2：1），在30oC聚合8小时，用丙酮沉淀，多次洗涤后，于40oC干燥6小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；将1 g甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和0.5 g聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵分别溶解于100 g的0.1wt%的盐酸水溶液中，再将聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于35oC干燥24小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；然后将上述0.2 g的纳米粒子和0.05 g的环氧乙烷加入到100 ml 0.1%氢氧化钠水溶液中，在20oC下搅拌40分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在20oC和50%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放于40oC的烘箱中4小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜在25oC，0.6MPa压力下，对于1g.L-1的NaCl和Na2SO4溶液的分离结果为：对NaCl的截留率为32.5%，水通量为25.7L.m-2.h-1；对Na2SO4的截留率为92.5%，水通量为24.5L.m-2.h-1。
实施例 2：
将2.5 g 羧甲基纤维素钠和1 g3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐溶解于250 g的水溶液中，通入氮气，加入0.2 g过硫酸氨和四甲基乙二胺（质量比为2：1），在45oC聚合3小时，用丙酮沉淀，多次洗涤后，于60oC干燥3小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；将3 g甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和2 g聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵分别溶解于500 g的1 wt%的盐酸水溶液中，再将聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于50oC干燥12小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；然后将上述2 g的纳米粒子和0. 5 g的环氧乙烷加入到100 ml 1%氢氧化钠水溶液中，在30oC下搅拌20分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在30oC和60%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放于60oC的烘箱中2小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜在25oC，0.6MPa压力下，对于1g.L-1的NaCl和Na2SO4溶液的分离结果为：对NaCl的截留率为35.5%，水通量为22.8L.m-2.h-1；对Na2SO4的截留率为95.5%，水通量为21.7L.m-2.h-1。
实施例 3：
将2 g 羧甲基纤维素钠和0.5 g3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐溶解于200 g的水溶液中，通入氮气，加入0.1 g过硫酸氨和四甲基乙二胺（质量比为2：1），在40oC聚合5小时，用丙酮沉淀，多次洗涤后，于50oC干燥4小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；将2 g甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和1 g聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵分别溶解于250 g的1 wt%的盐酸水溶液中，再将聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于40oC干燥20小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；然后将上述1 g的纳米粒子和0. 1 g的环氧乙烷加入到100 ml 0.5%氢氧化钠水溶液中，在25oC下搅拌30分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在25oC和50%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放于50oC的烘箱中3小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜在25oC，0.6MPa压力下，对于1g.L-1的NaCl和Na2SO4溶液的分离结果为：对NaCl的截留率为33.5%，水通量为27.8L.m-2.h-1；对Na2SO4的截留率为96.5%，水通量为26.2L.m-2.h-1。
实施例 4：
将2 g 羧甲基纤维素钠和0.5 g3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-羧酸内盐溶解于200 g的水溶液中，通入氮气，加入0.1 g过硫酸氨和四甲基乙二胺（质量比为2：1），在40oC聚合5小时，用丙酮沉淀，多次洗涤后，于50oC干燥4小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；将2 g甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和1 g聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵分别溶解于250 g的1 wt%的醋酸水溶液中，再将聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于40oC干燥20小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；然后将上述1 g的纳米粒子和0. 1 g的环氧丙烷加入到100 ml 0.5%氢氧化钠水溶液中，在25oC下搅拌30分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在25oC和50%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放于50oC的烘箱中3小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜在25oC，0.6MPa压力下，对于1g.L-1的NaCl和Na2SO4溶液的分离结果为：对NaCl的截留率为34.6%，水通量为25.8L.m-2.h-1；对Na2SO4的截留率为95.8%，水通量为24.2L.m-2.h-1。
实施例 5：
将2 g 羧甲基纤维素钠和0.5 3-(4-乙烯基吡啶)丙烷-1-磺酸内盐溶解于200 g的水溶液中，通入氮气，加入0.1 g过硫酸氨和四甲基乙二胺（质量比为2：1），在40oC聚合5小时，用丙酮沉淀，多次洗涤后，于50oC干燥4小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；将2 g甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和1 g聚乙烯亚胺分别溶解于250 g的1 wt%的盐酸水溶液中，再将聚乙烯亚胺酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于40oC干燥20小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；然后将上述1.5 g的纳米粒子和0. 2 g的环氧乙烷加入到100 ml 0.5%氢氧化钠水溶液中，在25oC下搅拌30分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在25oC和50%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放于50oC的烘箱中3小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜在25oC，0.6MPa压力下，对于1g.L-1的NaCl和Na2SO4溶液的分离结果为：对NaCl的截留率为35.5%，水通量为26.5L.m-2.h-1；对Na2SO4的截留率为94.8%，水通量为25.2L.m-2.h-1。
实施例 6：
将1.5 g 羧甲基纤维素钠和0.5 g2-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]乙烷-1-羧酸内盐溶解于200 g的水溶液中，通入氮气，加入0.1 g过硫酸氨和四甲基乙二胺（质量比为2：1），在40oC聚合5小时，用丙酮沉淀，多次洗涤后，于50oC干燥4小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；将1.5 g甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和0.5 g聚二甲基二烯丙基氯化铵分别溶解于250 g的1 wt%的醋酸水溶液中，再将聚二甲基二烯丙基氯化铵酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于40oC干燥20小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；然后将上述1 g的纳米粒子和0. 1 g的环氧丙烷加入到100 ml 0.5%氢氧化钠水溶液中，在25oC下搅拌30分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在25oC和50%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放于50oC的烘箱中3小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜在25oC，0.6MPa压力下，对于1g.L-1的NaCl和Na2SO4溶液的分离结果为：对NaCl的截留率为37.5%，水通量为28.7L.m-2.h-1；对Na2SO4的截留率为95.5%，水通量为27.2L.m-2.h-1。
实施例 7：
将1 g 羧甲基纤维素钠和0.5 g3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐溶解于200 g的水溶液中，通入氮气，加入0.1 g过硫酸氨和四甲基乙二胺（质量比为2：1），在40oC聚合5小时，用丙酮沉淀，多次洗涤后，于50oC干燥4小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；将2 g甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和1.5 g聚聚丙烯胺盐酸盐分别溶解于250 g的0.1wt%的硫酸水溶液中，再将聚丙烯胺盐酸盐酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于40oC干燥20小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；然后将上述1.5 g的纳米粒子和0. 1 g的环氧氯丙烷加入到100 ml 1%氢氧化钾水溶液中，在25oC下搅拌30分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在25oC和50%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放于50oC的烘箱中3小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜在25oC，0.6MPa压力下，对于1g.L-1的NaCl和Na2SO4溶液的分离结果为：对NaCl的截留率为35.5%，水通量为27.6L.m-2.h-1；对Na2SO4的截留率为94.8%，水通量为26.8L.m-2.h-1。
实施例 8：
将2 g 羧甲基纤维素钠和0.5 g3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐溶解于200 g的水溶液中，通入氮气，加入0.1 g过硫酸氨和四甲基乙二胺（质量比为2：1），在40oC聚合5小时，用丙酮沉淀，多次洗涤后，于50oC干燥4小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；将2 g甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和1.5 g聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵分别溶解于250 g的1 wt%的盐酸水溶液中，再将聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于40oC干燥20小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；然后将上述1 g的纳米粒子和0. 2 g的环氧氯丙烷加入到100 ml 1%氢氧化钠水溶液中，在25oC下搅拌30分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在25oC和50%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放于50oC的烘箱中3小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜。
基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜在25oC，0.6MPa压力下，对于1g.L-1的NaCl和Na2SO4溶液的分离结果为：对NaCl的截留率为36.2%，水通量为26.5L.m-2.h-1；对Na2SO4的截留率为96.8%，水通量为25.6L.m-2.h-1。

Claims (5)

1.一种基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将0.5～2.5质量份的羧甲基纤维素钠和0.1～1质量份的甜菜碱型两性离子单体溶解于100～250质量份的水溶液中，通入氮气，加入0.05～0.2质量份的水溶性引发剂，在30～45oC下接枝聚合3～8小时，用丙酮将聚合物沉淀，多次洗涤后，于40～60oC干燥3～6小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物；
（2）将1～3质量份的甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物和0.5～2质量份的阳离子聚合物分别溶解于100～500质量份的酸性水溶液中，再将阳离子聚合物酸性水溶液滴加到甜菜碱型羧甲基纤维素钠接枝聚合物酸性水溶液中进行离子交联，经多次过滤，去离子水洗涤，于35～50oC干燥12～24小时，得到甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子；
（3）将0.2～2.0 g的甜菜碱型羧甲基纤维素纳米粒子和0.05～0. 5 g的环氧交联剂加入到100 ml碱性水溶液中，在20～30oC的温度下搅拌20～40分钟，得到乳白色均匀的铸膜液；在20～30oC的温度和50～60%的空气相对湿度条件下，将铸膜液均匀涂覆于聚砜超滤膜上，放置于40～60oC的烘箱中2～4小时，得到基于纳米甜菜碱型羧甲基纤维素纳滤膜；
步骤（1）中所述的甜菜碱型两性离子单体为3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-磺酸内盐、2-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]乙烷-1-磺酸内盐、3-(4-乙烯基吡啶)丙烷-1-磺酸内盐、3-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]丙烷-1-羧酸内盐或2-[N,N-二甲基-[2-(2-甲基丙-2-烯酰氧基)乙基]铵]乙烷-1-羧酸内盐；步骤（2）中所述的阳离子聚合物为聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚乙烯亚胺、聚丙烯胺盐酸盐或聚二甲基二烯丙基氯化铵。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（1）中所述的水溶性引发剂为过硫酸氨和四甲基乙二胺，其质量比为2：1。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的酸性水溶液为质量百分比浓度为0.1～1%的盐酸、醋酸或硫酸水溶液。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述的环氧交联剂为环氧乙烷、环氧丙烷或环氧氯丙烷。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤（3）中所述的碱性水溶液为质量百分比浓度为0. 1～1%的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。
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