CN113914094B - 一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法 - Google Patents
一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113914094B CN113914094B CN202111190737.0A CN202111190737A CN113914094B CN 113914094 B CN113914094 B CN 113914094B CN 202111190737 A CN202111190737 A CN 202111190737A CN 113914094 B CN113914094 B CN 113914094B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calcium carbonate
- polymer
- membrane
- composite membrane
- nanofiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 86
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 84
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 55
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 42
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 16
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 42
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 23
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 19
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical group CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 21
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 12
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 claims description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 7
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 5
- 108010046334 Urease Proteins 0.000 claims description 5
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 claims description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 4
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 4
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 2
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-M lysinate Chemical compound NCCCCC(N)C([O-])=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 12
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract description 10
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 abstract description 9
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- 241000193395 Sporosarcina pasteurii Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000002354 inductively-coupled plasma atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052806 inorganic carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000037314 wound repair Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
- D06M11/73—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof
- D06M11/76—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with carbon or compounds thereof with carbon oxides or carbonates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0079—Manufacture of membranes comprising organic and inorganic components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M16/00—Biochemical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. enzymatic
- D06M16/003—Biochemical treatment of fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, e.g. enzymatic with enzymes or microorganisms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/24—Mechanical properties, e.g. strength
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/40—Fibre reinforced membranes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/20—Polyalkenes, polymers or copolymers of compounds with alkenyl groups bonded to aromatic groups
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/22—Polymers or copolymers of halogenated mono-olefins
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/26—Polymers or copolymers of unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/18—Synthetic fibres consisting of macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/26—Polymers or copolymers of unsaturated carboxylic acids or derivatives thereof
- D06M2101/28—Acrylonitrile; Methacrylonitrile
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
- D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
- D06M2101/16—Synthetic fibres, other than mineral fibres
- D06M2101/30—Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D06M2101/32—Polyesters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Abstract
本发明涉及过滤材料制备技术领域，尤其涉及一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法。共混静电纺丝法制备的有机‑无机杂化纳米纤维膜，力学强度小，不能直接作为污水处理的过滤膜。基于上述问题，本发明提供一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，其将静电纺丝与微生物诱导矿化技术相结合，尿素在微生物的新陈代谢作用下分解产生碳酸根离子，碳酸根离子与钙离子发生共沉淀，在相互交错地高分子聚合物纤维丝表面生成碳酸钙结晶体，高分子聚合物纤维丝类似于“钢筋结构”，而碳酸钙结晶体类似于“混凝土”，碳酸钙结晶体的形成显著增强了高分子聚合物纤维膜的力学强度，可使其应用于污水处理中的过滤膜，并产生较好的过滤效果。
Description
技术领域
本发明涉及过滤材料制备技术领域，尤其涉及一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法。
背景技术
静电纺丝是一种简单、快速、高效的纳米纤维制备方法。其操作方便，装置简单主要由高压电源、带导电喷丝头的贮液装置、收集器组成。其制备的纳米纤维膜，孔隙率高、比表面积大、生物相容性好，被广泛应用在生物组织工程支架，伤口修复、药物控释、催化载体、过滤介质和生物传感器等领域。
微生物诱导矿化技术是一种新颖的无机碳酸盐晶体制备技术，它是指在微生物新陈代谢作用下分解脲素产生碳酸根离子与金属离子结合而形成固态碳酸盐沉淀的过程。它具有环境友好、反应温和等优点，是一种环境友好的绿色碳酸盐晶体制备技术。微生物诱导矿化技术已经广泛应用于岩土加固、土壤修复等领域。
有机-无机杂化静电纺丝纳米纤维膜是以一个尺寸在微米至纳米级的聚合物静电纺丝纳米纤维为基体材料，在其表面、间隙或内部填充包覆数层无机材料而形成的一种复合多相结构的有机-无机杂化材料，属于功能性纳米纤维膜，其在催化、过滤、吸附等领域具有重要的应用。
目前，制备有机-无机杂化纳米纤维膜最常用的方法为共混静电纺丝法，这种方法只是简单的将无机纳米材料与高分子聚合纤维进行复合，无机纳米材料对高分子聚合物纤维的力学性能贡献不大，这种有机-无机杂化纳米纤维膜强度小，不能直接作为污水处理的过滤膜。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题是：共混静电纺丝法制备的有机-无机杂化纳米纤维膜，力学强度小，不能直接作为污水处理的过滤膜。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，包括以下步骤；
(1)将高分子聚合物溶解在有机溶剂中，得到质量浓度为8-12wt％的高分子聚合物溶液，采用静电纺丝技术将聚合物溶液纺成纳米纤维膜；
(2)裁切步骤(1)得到纳米纤维膜，采用抽滤的方式将微生物培养溶液与纳米纤维膜复合，获得负载微生物的纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)中负载微生物的纳米纤维膜置于含有钙离子、尿素的水溶液中浸泡，水溶液中钙离子的浓度为1-1000mmol/L，水溶液中尿素的浓度为1-1000mmol/L，在微生物代谢尿素产生碳酸根，钙离子与碳酸根在纳米纤维膜上形成多孔碳酸钙结晶体，反应完成后，去离子水冲洗未结合的碳酸盐晶体，干燥后，即得到碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜。
具体地，所述高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯或聚碳酸酯。
具体地，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷或丙酮。
具体地，所述纳米纤维膜的厚度为100μm。
具体地，所述静电纺丝的电压为15-20kV，纺丝口至接受器的距离为15-20cm，纺丝口直径为0.6mm。
具体地，所述微生物培养液中的微生物为产脲酶菌。
具体地，所述微生物培养液中微生物浓度以吸光度表示OD＝0.1-1.0。
具体地，所述产脲酶菌为巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌或赖氨酸芽孢杆菌。
本发明的有益效果是：
(1)本发明将静电纺丝与微生物诱导矿化技术相结合，尿素在微生物的新陈代谢作用下分解产生碳酸根离子，碳酸根离子与钙离子发生共沉淀，在相互交错地高分子聚合物纤维丝表面生成碳酸钙结晶体，高分子聚合物纤维丝类似于“钢筋结构”，而碳酸钙结晶体类似于“混凝土”，碳酸钙结晶体的形成显著增强了高分子聚合物纤维膜的力学强度，可使其应用于污水处理中的过滤膜，并产生较好的过滤效果；
(2)本发明在高分子聚合物纤维丝表面形成生物诱导碳酸钙结晶体是多孔的结构，不仅可以增强纤维膜的力学强度，还可以进一步提高过滤效果。
附图说明
图1：实施例1所获碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的SEM图。
图2：对比例1所获纤维膜的SEM图。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明以下实施例中所采用的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷或丙酮。
本发明以下实施例中静电纺丝的电压为15-20kV，纺丝口至接受器的距离为15-20cm，纺丝口直径为0.6mm。
本发明以下实施例中所采用的产脲酶菌为巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌或赖氨酸芽孢杆菌。
实施例1
碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，按照以下步骤制备；
(1)将重均分子量为150000g/mol的聚丙烯腈溶解在N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂中，得到质量浓度为10wt％的高分子聚合物溶液，采用静电纺丝技术将聚合物溶液纺成厚度为100μm的纳米纤维膜；
(2)裁切步骤(1)得到直径为4.0cm的圆形纳米纤维膜，采用抽滤的方式将20mL OD＝1.0的巴氏芽孢杆菌微生物培养溶液与纳米纤维膜复合，获得负载微生物的纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)中负载微生物的纳米纤维膜置于30mL含有钙离子、尿素的水溶液中浸泡30min，水溶液中钙离子的浓度为500mmol/L，水溶液中尿素的浓度为500mmol/L，在微生物代谢尿素产生碳酸根，钙离子与碳酸根在纳米纤维膜上形成多孔碳酸钙结晶体，反应完成后，去离子水冲洗未结合的碳酸盐晶体，干燥后，即得到如图1所示的碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜。
实施例2
碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，按照以下步骤制备；
(1)将重均分子量为100000g/mol的聚乳酸溶解在二氯甲烷有机溶剂中，得到质量浓度为8wt％的高分子聚合物溶液，采用静电纺丝技术将聚合物溶液纺成厚度为100μm的纳米纤维膜；
(2)裁切步骤(1)得到直径为4.0cm的圆形纳米纤维膜，采用抽滤的方式将20mL OD＝0.5的蜡样芽孢杆菌微生物培养溶液与纳米纤维膜复合，获得负载微生物的纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)中负载微生物的纳米纤维膜置于30mL含有钙离子、尿素的水溶液中浸泡30min，水溶液中钙离子的浓度为1mmol/L，水溶液中尿素的浓度为1mmol/L，在微生物代谢尿素产生碳酸根，钙离子与碳酸根在纳米纤维膜上形成多孔碳酸钙结晶体，反应完成后，去离子水冲洗未结合的碳酸盐晶体，干燥后，即得到碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜。
实施例3
碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，按照以下步骤制备；
(1)将重均分子量为100000g/mol聚苯乙烯溶解在N,N-二甲基甲酰胺有机溶剂中，得到质量浓度为12wt％的高分子聚合物溶液，采用静电纺丝技术将聚合物溶液纺成厚度为100μm的纳米纤维膜；
(2)裁切步骤(1)得到直径为4.0cm的圆形纳米纤维膜，采用抽滤的方式将20mL OD＝0.1的赖氨酸芽孢杆菌微生物培养溶液与纳米纤维膜复合，获得负载微生物的纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)中负载微生物的纳米纤维膜置于30mL含有钙离子、尿素的水溶液中浸泡30min，水溶液中钙离子的浓度为1000mmol/L，水溶液中尿素的浓度为1000mmol/L，在微生物代谢尿素产生碳酸根，钙离子与碳酸根在纳米纤维膜上形成多孔碳酸钙结晶体，反应完成后，去离子水冲洗未结合的碳酸盐晶体，干燥后，即得到碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜。
实施例4
碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，按照以下步骤制备；
(1)将重均分子量为100000g/mol聚偏氟乙烯溶解在N,N-二甲基甲酰胺与丙酮按照体积比8:2混合的有机溶剂中，得到质量浓度为9wt％的高分子聚合物溶液，采用静电纺丝技术将聚合物溶液纺成厚度为100μm的纳米纤维膜；
(2)裁切步骤(1)得到直径为4.0cm的圆形纳米纤维膜，采用抽滤的方式将20mL，OD＝0.5的微生物培养溶液与纳米纤维膜复合，获得负载微生物的纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)中负载微生物的纳米纤维膜置于30mL含有钙离子、尿素的水溶液中浸泡30min，水溶液中钙离子的浓度为800mmol/L，水溶液中尿素的浓度为800mmol/L，在微生物代谢尿素产生碳酸根，钙离子与碳酸根在纳米纤维膜上形成多孔碳酸钙结晶体，反应完成后，去离子水冲洗未结合的碳酸盐晶体，干燥后，即得到碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜。
实施例5
碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，按照以下步骤制备；
(1)将重均分子量为100000g/mol聚甲基丙烯酸甲酯溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，得到质量浓度为10wt％的高分子聚合物溶液，采用静电纺丝技术将聚合物溶液纺成厚度为100μm的纳米纤维膜；
(2)裁切步骤(1)得到直径为4.0cm的圆形纳米纤维膜，采用抽滤的方式将20mL OD＝1.0的微生物培养溶液与纳米纤维膜复合，获得负载微生物的纳米纤维膜；
(3)将步骤(2)中负载微生物的纳米纤维膜置于30mL含有钙离子、尿素的水溶液中浸泡30min，水溶液中钙离子的浓度为600mmol/L，水溶液中尿素的浓度为600mmol/L，在微生物代谢尿素产生碳酸根，钙离子与碳酸根在纳米纤维膜上形成多孔碳酸钙结晶体，反应完成后，去离子水冲洗未结合的碳酸盐晶体，干燥后，即得到碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜。
实施例6同实施例1，不同之处在于，实施例6采用的高分子聚合物为重均分子量为150000g/mol的聚已内酯。
实施例7同实施例1，不同之处在于，实施例7采用的高分子聚合物为重均分子量为150000g/mol的聚氨酯。
实施例8同实施例1，不同之处在于，实施例8采用的高分子聚合物为重均分子量为150000g/mol的聚碳酸酯。
实施例9同实施例1，不同之处在于，实施例9采用的高分子聚合物为重均分子量为150000g/mol的聚甲基丙烯酸甲酯。
实施例10同实施例1，不同之处在于，实施例10采用的高分子聚合物为重均分子量为150000g/mol的聚苯乙烯。
实施例11同实施例1，不同之处在于，实施例11采用的高分子聚合物为重均分子量为150000g/mol的聚偏氟乙烯。
对比例1同实施例1，不同之处在于，对比例1在步骤(1)得到的高分子聚合物溶液中加入纳米碳酸钙，纳米碳酸钙的加入量为高分子聚合物质量的200％，搅拌均匀后，然后采用静电纺丝技术将混合物溶液纺成如图2所示的纤维膜。
性能测试：
对本发明实施例1-11以及对比例1所获纤维膜，进行相关性能测试：
力学性能测试：拉伸强度和断裂伸长率：使用微机控制电子万能测试机测试纤维膜的拉伸性能，按照GB/T13022塑料薄膜拉伸性能方法标准。
过滤效率：按照依据GB/T2626-2006检测滤芯膜的过滤效率并测试阻力压降。
污水处理效率：将本发明制得的直径为4.0cm的圆形碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜，放入污水处理装置，分别使用有机物污水、含氮污染物污水和含汞污水，水温度为25℃，首先采用BOD测试仪测定初始BOD，采用总氮测试仪测试总氮浓度，采用ICP-OES测试仪测试总汞浓度，然后测一次过滤后对应污染物浓度。
具体测试结果见表1：
表1
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；
（1）将高分子聚合物溶解在有机溶剂中，得到质量浓度为8-12wt%的高分子聚合物溶液，采用静电纺丝技术将聚合物溶液纺成纳米纤维膜；
（2）裁切步骤（1）得到纳米纤维膜，采用抽滤的方式将微生物培养溶液与纳米纤维膜复合，获得负载微生物的纳米纤维膜；
（3）将步骤（2）中负载微生物的纳米纤维膜置于含有钙离子、尿素的水溶液中浸泡，水溶液中钙离子的浓度为1-1000mmol/L，水溶液中尿素的浓度为1-1000mmol/L，反应完成后，去离子水冲洗未结合的碳酸盐晶体，干燥后，即得到碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜；
所述微生物培养溶液中的微生物为产脲酶菌。
2.根据权利要求1所述的一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚丙烯腈、聚乳酸、聚己内酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯或聚碳酸酯。
3.根据权利要求1所述的一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二氯甲烷或丙酮。
4.根据权利要求1所述的一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的电压为15-20 kV，纺丝口至接收器的距离为15-20 cm，纺丝口直径为0.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述微生物培养液中微生物浓度以吸光度表示OD=0.1-1.0。
6.根据权利要求1所述的一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法，其特征在于，所述产脲酶菌为巴氏芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌或赖氨酸芽孢杆菌。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111190737.0A CN113914094B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111190737.0A CN113914094B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113914094A CN113914094A (zh) | 2022-01-11 |
| CN113914094B true CN113914094B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=79239978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111190737.0A Active CN113914094B (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113914094B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114984775B (zh) * | 2022-06-07 | 2023-07-14 | 中国科学技术大学 | 一种仿贝壳结构纳米线薄膜的制备方法 |
| CN116426063A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-07-14 | 南通杰锦包装材料有限公司 | 一种防潮可降解塑料袋及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2011218501A1 (en) * | 2010-02-19 | 2012-09-06 | Temasek Polytechnic | A substrate for immobilizing functional substances and method for preparing the same |
| CN106282153A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 武汉大学 | 负载微生物的夹心微纳米纤维复合膜及其制备方法和应用 |
| CN106947492A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-07-14 | 河海大学 | 一种复合固沙模型及其制备方法和应用 |
| CN108404521A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-08-17 | 赵建平 | 一种针刺过滤材料的制备方法 |
| KR20200023009A (ko) * | 2018-08-24 | 2020-03-04 | 한국생명공학연구원 | 나노 섬유막 및 이의 제조 방법 |
| CN110860216A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-03-06 | 江苏大学 | 一种微孔无机滤膜的制备工艺和制备方法 |
| CN110935335A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-31 | 北京赛诺膜技术有限公司 | 一种高亲水性聚合物杂化膜及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013069830A1 (ko) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | 롯데건설 | 미생물을 이용한 바이오 결합제로 보강된 토양의 제조방법 및 그에 의해 제조된 토양 |
-
2021
- 2021-10-13 CN CN202111190737.0A patent/CN113914094B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2011218501A1 (en) * | 2010-02-19 | 2012-09-06 | Temasek Polytechnic | A substrate for immobilizing functional substances and method for preparing the same |
| CN106282153A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 武汉大学 | 负载微生物的夹心微纳米纤维复合膜及其制备方法和应用 |
| CN106947492A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-07-14 | 河海大学 | 一种复合固沙模型及其制备方法和应用 |
| CN108404521A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-08-17 | 赵建平 | 一种针刺过滤材料的制备方法 |
| KR20200023009A (ko) * | 2018-08-24 | 2020-03-04 | 한국생명공학연구원 | 나노 섬유막 및 이의 제조 방법 |
| CN110860216A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-03-06 | 江苏大学 | 一种微孔无机滤膜的制备工艺和制备方法 |
| CN110935335A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-03-31 | 北京赛诺膜技术有限公司 | 一种高亲水性聚合物杂化膜及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 静电纺丝工艺参数对制备聚丙烯腈纳米纤维的影响;邵东锋;山东纺织科技(第5期);53-56 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113914094A (zh) | 2022-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113914094B (zh) | 一种碳酸钙/聚合物纳米纤维复合膜的制备方法 | |
| CN110205748B (zh) | 一种β-FeOOH/聚丙烯腈的复合纳米纤维膜及其制备方法与应用 | |
| CN108893863B (zh) | 一种zif-8/聚偏氟乙烯复合纳米纤维膜及其制备方法和应用 | |
| CN104018235B (zh) | 一种兼具抗菌与光催化降解特性的氧化锌-纤维素钠米晶复合纤维膜的制备方法 | |
| Dadol et al. | Solution blow spinning–polyacrylonitrile–assisted cellulose acetate nanofiber membrane | |
| CN108611704B (zh) | 一种纳米碳纤维及其制备方法 | |
| CN110872741B (zh) | 一种同时用于乳液分离和染料吸附的复合纳米纤维膜及其制备方法 | |
| CN112999896B (zh) | 一种勃姆石改性吸附膜及其制备方法和应用 | |
| CN112657474A (zh) | 一种聚吡咯-聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及在吸附铬离子中的应用 | |
| CN113136628A (zh) | 一种生物纤维及其制备方法和湿法纺丝装置 | |
| CN103161064A (zh) | 一种静电纺丝改性膜吸附材料的制备方法及其应用 | |
| CN111203114A (zh) | 一种多层生物基中空纳米纤维水处理膜、制备方法及其应用 | |
| CN117569009A (zh) | 一种多孔亲水聚乳酸纤维膜材料及其制备方法 | |
| CN112657476A (zh) | PEI-PAN-Ppy核壳结构纳米纤维膜的制备及在吸附铬离子中的应用 | |
| Min et al. | Fabrication of micro-nano structure nanofibers by solvent etching | |
| CN111500010A (zh) | 一种可降解聚丙烯抗菌口罩材料及其制备方法 | |
| CN111411412A (zh) | 石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN113262765B (zh) | 一种基于聚硫代碳酸酯的静电纺丝纤维膜及其制备方法和应用 | |
| CN115573096A (zh) | 聚氨酯纳米纤维膜的制备方法 | |
| CN105175885A (zh) | 一种防蚀耐温的掺杂改性蜂巢石的聚乳酸-聚丙烯生物膜复合纤维载体材料及其制备方法 | |
| CN113413774A (zh) | 一种多层生物基纳米纤维重金属过滤膜、制备方法及其用途 | |
| Xu et al. | Coordination and hydrogen bond-coadjusted highly stretchable wet-spun poly (acrylic acid) fiber and its stable activity as Fenton catalyst | |
| CN111099745B (zh) | 一种高效电纺纤维生物膜及其制备方法 | |
| Moradi et al. | Preparation of aldehydic electrospun PAN mats for ammonia removal from wastewater | |
| CN110066408B (zh) | 一种纳米纤维荧光膜的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |