CN117732281B - 一种纤维素基可降解分离膜及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维素基可降解分离膜及其制备方法和应用,属于膜分离技术领域,该纤维素基可降解分离膜的制备方法包括:(1)将纳米纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,经第一热处理得到纳米纤维素膜,进一步交联后进行第二热处理;(2)制备醋酸纤维素铸膜液,将醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜上,置于空气中干燥,得到该纤维素基可降解分离膜;醋酸纤维素铸膜液由醋酸纤维素和溶剂混合得到。本发明方法制得的纤维素基可降解分离膜的结构包括粘胶纤维无纺布基底层、纳米纤维素支撑层和醋酸纤维素分离层,能够用于脱盐、分盐、有机物去除等,在水处理领域应用前景广泛。

Description

一种纤维素基可降解分离膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及膜分离技术领域,具体涉及一种纤维素基可降解分离膜及其制备方法和应用。
背景技术
纳滤/反渗透技术现已广泛应用于饮用水深度处理、工业废水排放与回用、市政污水处理、海水淡化等方面。目前大多数纳滤/反渗透膜是采用界面聚合法制备的聚酰胺薄层复合膜,聚酰胺薄层复合膜结构上包括无纺布层、多孔支撑层和聚酰胺分离层,具有制备条件温和、选择渗透性好等优点,但是在应用过程中,多类型的膜污染、膜氧化等均会使聚酰胺薄层复合膜的分离性能下降、使用寿命缩短,由于这类膜化学组成与结构复杂,给废弃膜组件处置带来较大困难。因此,开展可降解新型复合膜的研究符合绿色发展的理念,具有重要的生态效益。
纤维素及其衍生物是一类来源广泛、可生物降解的环境友好型制膜材料,具有机械性能高、化学性能稳定、易功能化改性、自组装性强等特点。目前常用的纤维素类制膜材料包括纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维素、纳米纤维素等。
醋酸纤维素反渗透膜,早在上个世纪六十年代就被研制出来,因原材料丰富、成本低廉、耐氯性强等特点,一直延用至今。如公开号为CN107138050A的中国专利文献公开了一种季铵盐接枝改性醋酸纤维素反渗透膜的制备方法,该发明以醋酸纤维素为原料,制备了自支撑的非对称醋酸纤维素反渗透膜,该膜的水渗透通量在15-20L/m2·h(测试压力为225psi)。上述传统相转化法制备的醋酸纤维素不对称膜,支撑层和上皮层之间存在较厚且致密的过渡层,导致水流阻力较大,渗透通量较低。
纳米纤维素具有较高的比表面积和良好的分散性,可以通过生物质原料制备,现已被广泛用于微滤及超滤膜的制备,去除细菌或病毒、进行油水分离等。公开号为CN115999385A的中国专利文献公开了一种基于纳米纤维多孔结构可控的细菌纤维素超滤膜的制备方法,该方法首先制备细菌纤维素凝胶,纯化干燥后得到产品细菌纤维素超滤膜,该细菌纤维素超滤膜具有较强的亲水性,防污性能好,具有优异的截留大分子物质的性能。然而纳米纤维素的强亲水性会带来较高的溶胀度,在膜长期运行过程中可能会造成膜的稳定性下降。
公开号为CN105214516A的中国专利文献公开了一种高通量、高截留率的静电纺丝纳米纤维超滤膜,该发明采用竹纤维为涂覆液原料,利用静电纺丝技术和匀胶涂覆法制备成一种以聚乙二醇层为表层保护层、增强型纳米纤维素层为第二层、静电纺丝层为第三层、无纺布为底层的共四层结构的复合型水处理过滤膜,但是该超滤膜的结构过于复杂。
D.H.Tran等(Cellulose-cellulose composite membranes forultrafiltration.Journal of Membrane Science,2023.DOI:10.1016/j.memsci.2023.121426.)以滤纸为支撑层,以离子液体/DMSO二元溶剂制备纤维素铸膜液,制备得到整体可降解的纤维素复合超滤膜。但是由于滤纸与纤维素化学性质相似,铸膜液中的溶剂会溶解一部分滤纸,造成复合膜界面模糊,增加界面渗透阻力。
发明内容
本发明提供了一种纤维素基可降解分离膜的制备方法,设备要求低,工艺路线简便高效,制备得到的纤维素基可降解分离膜的结构包括粘胶纤维无纺布基底层、纳米纤维素支撑层和醋酸纤维素分离层,能够用于脱盐、分盐、有机物去除等。
具体采用的技术方案如下:
一种纤维素基可降解分离膜的制备方法,包括以下步骤:
(1)将纳米纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,经第一热处理得到纳米纤维素膜,进一步交联后进行第二热处理;
(2)制备醋酸纤维素铸膜液,将醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜上,置于空气中干燥,得到所述的纤维素基可降解分离膜;
所述的醋酸纤维素铸膜液中,醋酸纤维素的质量分数为2-15wt%,溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,4-二氧六环中的至少一种。
本发明采用两步涂覆法制备具有三层结构的纤维素基可降解分离膜,步骤简单高效,该纤维素基可降解分离膜的支撑层和分离层均是采用纤维素或其衍生物制备得到,基底层粘胶纤维无纺布的主要成分也为纤维素,绿色可降解,便于后续的废弃膜组件处置,且通过溶液体系的选用,克服了层间界面模糊的问题,进而保证了纤维素基可降解分离膜的分离性能和水渗透性。
所述的纳米纤维素水分散液中纳米纤维素的质量分数为0.05-0.5wt%,纳米纤维素为纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素中的至少一种。
纳米纤维素无法溶解在水中,纳米纤维素水分散液不会对粘胶纤维无纺布产生溶解作用,进而克服了界面模糊的问题。
步骤(1)中,交联过程使用的交联剂为乙二醛、戊二醛、甘油醛、乙二酸、丙二酸、丁二酸、丁烷四羧酸、柠檬酸、醋酸酐、顺丁烯二酸酐、环氧氯丙烷、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二乙烯磺酸酯中的至少一种;交联时间为0.5-12h。
交联过程中一方面减少了纳米纤维素强亲水性导致的溶胀,提高了纳米纤维素层的稳定性和强度,另一方面,由于粘胶纤维无纺布的主要成分也为纤维素,交联反应也可发生在粘胶纤维无纺布和纳米纤维素间,进而加强了粘胶纤维无纺布基底层与纳米纤维素支撑层间的结合力。
优选的,交联过程中,将所述的纳米纤维素膜浸泡在交联剂水溶液中,交联剂水溶液中交联剂的质量分数为0.5-10wt%。交联剂水溶液交联,纳米纤维素层、粘胶纤维无纺布层和两层间界面处均可得到交联处理,交联更充分。
优选的,步骤(1)中,第一热处理和第二热处理的条件均为:温度60-150℃,时间0.5-2h。
所述的醋酸纤维素为二醋酸纤维素和/或三醋酸纤维素。
醋酸纤维素铸膜液中的溶剂为纳米纤维素的不良溶剂,而对醋酸纤维素具有较好的溶解作用,当醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜表面时,铸膜液中的溶剂不会溶解纳米纤维素,从而保证复合膜界面清晰。
优选的,通过旋涂法将醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为1000-8000r/min,旋涂时间为30-90s。旋涂法制膜具有操作简单且快速、通用性好、成膜平整和均匀性好等优点,能够通过简单调节铸膜液浓度、旋涂角速度和旋涂时间,制备出任意厚度的分离膜。相较于喷涂法来说,旋涂法制膜工艺较为精细,制备的分离膜平整性和均匀性较好。
优选的,步骤(2)中,干燥温度为20-35℃,干燥时间为24-48h。
本发明还提供了所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法制得的纤维素基可降解分离膜。所述的纤维素基可降解分离膜包括自下而上依次设置的粘胶纤维无纺布基底层、纳米纤维素支撑层和醋酸纤维素分离层,粘胶纤维无纺布基底层和纳米纤维素支撑层提供机械强度,同时纳米纤维素支撑层还作为分离层的载体,醋酸纤维素分离层对分离性能起决定性作用。
本发明还提供了所述的纤维素基可降解分离膜在水处理领域中的应用,特别是用于脱盐、分盐、有机物去除等方面。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)本发明以纤维素基聚合物设计并制备高性能可降解复合分离膜;以粘胶纤维无纺布作为基底层,其主要成分为纤维素,具有可降解性且又能保证一定的支撑强度;纳米纤维素支撑层位于基底层上,纳米纤维素支撑层的机械性能强,耐压,交联处理能够减少纳米纤维素的强亲水性导致的溶胀问题,提高稳定性,同时还能增加纳米纤维素层及粘胶纤维无纺布层间的结合力;醋酸纤维素分离层位于纳米纤维素支撑层上,决定分离性能,本发明采用旋涂法和自然蒸发干燥法制备超薄醋酸纤维素分离层,克服了传统浸渍沉淀相转化法制备的醋酸纤维素膜膜层厚、水渗透通量低的问题,可以通过调节铸膜液的浓度、旋涂转速、旋涂时间等参数来调节分离层厚度,使产品纤维素基可降解分离膜在兼顾截留性能的同时大大提高水渗透性能。
(2)本发明方法设备要求低,制备方法简单,制备所得的纤维素基可降解分离膜可用于脱盐、分盐、有机物去除等方面,在水处理领域有着广泛的应用前景。
附图说明
图1为所述的纤维素基可降解分离膜的示意图。
图2为实施例1中步骤(1)处理后的纳米纤维素膜的表面SEM图。
图3为实施例1制得的纤维素基可降解分离膜的表面SEM图。
图4为实施例1制得的纤维素基可降解分离膜的截面SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例与附图,进一步阐明本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明,而不用于限制本发明的范围。
实施例1
(1)将细菌纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,细菌纤维素水分散液中细菌纤维素的质量分数为0.2wt%,经90℃热处理2h后得到纳米纤维素膜,将该纳米纤维素膜浸泡于质量分数为0.5wt%的乙二醛水溶液中,交联1h后取出,经90℃热处理2h后得到交联的纳米纤维素膜;
(2)将二醋酸纤维素、1,4-二氧六环、N-甲基吡咯烷酮混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,二醋酸纤维素的质量分数为8wt%,1,4-二氧六环的质量分数为48wt%,N-甲基吡咯烷酮的质量分数为44wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)交联处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为3000r/min,旋涂时间为60s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为35℃,干燥时间为24h,得到所述的纤维素基可降解分离膜。
步骤(1)交联热处理后的纳米纤维素膜的表面SEM图如图2所示,细菌纤维素缠绕堆积在一起,形成交联的空间网络结构;所述的纤维素基可降解分离膜的示意图如图1所示,自下而上依次是粘胶纤维无纺布、纳米纤维素支撑层和醋酸纤维素分离层;所述的纤维素基可降解分离膜的表面SEM图和截面SEM图分别如图3和图4所示,膜结构层次清晰,醋酸纤维素在纳米纤维素层表面形成致密的超薄分离层。
经测试可知,该纤维素基可降解分离膜的纯水通量为12.8L·m-2·h-1·bar-1(25℃、0.50MPa压力下测试),将该膜用于水中染料分子的去除,对50mg/L刚果红的截留率为98.9%,对50mg/L罗丹明B的截留率为86.2%,对50mg/L亚甲基蓝的截留率为79.3%。
实施例2
(1)将细菌纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,细菌纤维素水分散液中细菌纤维素的质量分数为0.3wt%,经150℃热处理1h后得到纳米纤维素膜,将该纳米纤维素膜浸泡于质量分数为3wt%的戊二醛水溶液中,交联2h后取出,经150℃热处理1h后得到交联的纳米纤维素膜;
(2)将三醋酸纤维素、二醋酸纤维素、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,三醋酸纤维素的质量分数为10wt%,二醋酸纤维素的质量分数为5wt%,N-甲基吡咯烷酮的质量分数为60wt%,N,N-二甲基甲酰胺的质量分数为25wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)交联处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为6000r/min,旋涂时间为60s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为20℃,干燥时间为48h,得到所述的纤维素基可降解分离膜。
经测试可知,该纤维素基可降解分离膜的纯水通量为2.4L·m-2·h-1·bar-1(25℃、1.60MPa压力下测试),将该膜用于水中NaCl的去除,对2g/L氯化钠的截留率为95.5%。
实施例3
(1)将纤维素纳米纤维水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,纤维素纳米纤维水分散液中纤维素纳米纤维的质量分数为0.5wt%,经120℃热处理2h后得到纳米纤维素膜,将该纳米纤维素膜浸泡于质量分数为6wt%的环氧氯丙烷水溶液中,交联12h后取出,经120℃热处理2h后得到交联的纳米纤维素膜;
(2)将二醋酸纤维素、1,4-二氧六环、N-甲基吡咯烷酮混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,二醋酸纤维素的质量分数为10wt%,1,4-二氧六环的质量分数为45wt%,N-甲基吡咯烷酮的质量分数为45wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)交联处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为4000r/min,旋涂时间为50s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为30℃,干燥时间为24h,得到所述的纤维素基可降解分离膜;
经测试可知,该纤维素基可降解分离膜的纯水通量为6.1L·m-2·h-1·bar-1(25℃、0.50MPa压力下测试),将该膜用于一二价盐离子的分离,对2g/L硫酸钠的截留率为90.5%,对2g/L氯化钠的截留率为34.2%。
实施例4
(1)将细菌纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,细菌纤维素水分散液中细菌纤维素的质量分数为0.2wt%,经100℃热处理1.5h后得到纳米纤维素膜,将该纳米纤维素膜浸泡于质量分数为2wt%的戊二醛水溶液中,交联1.5h后取出,经100℃热处理1.5h后得到交联的纳米纤维素膜;
(2)将二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、1,4-二氧六环、N-甲基吡咯烷酮混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,二醋酸纤维素的质量分数为5wt%,三醋酸纤维素的质量分数为5wt%,1,4-二氧六环的质量分数为50wt%,N-甲基吡咯烷酮的质量分数为40wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)交联处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为5000r/min,旋涂时间为45s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为35℃,干燥时间为24h,得到所述的纤维素基可降解分离膜。
经测试可知,该纤维素基可降解分离膜的纯水通量为4.9L·m-2·h-1·bar-1(25℃、0.50MPa压力下测试),将该膜用于水中抗生素的去除,对50mg/L四环素的截留率为88.9%,对50mg/L磺胺二甲嘧啶的截留率为70.2%。
实施例5
(1)将纤维素纳米纤维水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,纤维素纳米纤维水分散液中纤维素纳米纤维的质量分数为0.1wt%,经150℃热处理0.5h后得到纳米纤维素膜,将该纳米纤维素膜浸泡于质量分数为1wt%的丁烷四羧酸水溶液中,交联5h后取出,经150℃热处理0.5h后得到交联的纳米纤维素膜;
(2)将三醋酸纤维素、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,三醋酸纤维素的质量分数为12wt%,N,N-二甲基乙酰胺的质量分数为60wt%,N-甲基吡咯烷酮的质量分数为28wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)交联处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为6000r/min,旋涂时间为45s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为25℃,干燥时间为36h,得到所述的纤维素基可降解分离膜。
经测试可知,该纤维素基可降解分离膜的纯水通量为5.1L·m-2·h-1·bar-1(25℃、0.60MPa压力下测试),将该膜用于水体中污染物的去除,对50mg/L双酚A的截留率为47.2%,对50mg/L甲孕酮的截留率为65.9%。
实施例6
(1)将纤维素纳米纤维水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,纤维素纳米纤维水分散液中纤维素纳米纤维的质量分数为0.25wt%,经120℃热处理2h后得到纳米纤维素膜,将该纳米纤维素膜浸泡于质量分数为1.2wt%的三偏磷酸钠水溶液中,交联3h后取出,经120℃热处理2h后得到交联的纳米纤维素膜;
(2)将三醋酸纤维素、二醋酸纤维素、N,N-二甲基甲酰胺、1,4-二氧六环混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,三醋酸纤维素的质量分数为6wt%,二醋酸纤维素的质量分数为6wt%,N,N-二甲基甲酰胺的质量分数为68wt%,1,4-二氧六环的质量分数为20wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)交联处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为6000r/min,旋涂时间为60s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为30℃,干燥时间为36h,得到所述的纤维素基可降解分离膜。
经测试可知,该纤维素基可降解分离膜的纯水通量为1.9L·m-2·h-1·bar-1(25℃、1.60MPa压力下测试),将该膜用于海水淡化,对氯化钠的截留率为97.1%。
实施例7
(1)将纤维素纳米晶水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,纤维素纳米晶水分散液中纤维素纳米晶的质量分数为0.4wt%,经120℃热处理2h后得到纳米纤维素膜,将该纳米纤维素膜浸泡于质量分数为1.5wt%的二乙烯磺酸酯水溶液中,交联4h后取出,经120℃热处理2h后得到交联的纳米纤维素膜;
(2)将三醋酸纤维素、1,4-二氧六环、N,N-二甲基乙酰胺混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,三醋酸纤维素的质量分数为5wt%,1,4-二氧六环的质量分数为45wt%,N,N-二甲基乙酰胺的质量分数为50wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)交联处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为8000r/min,旋涂时间为30s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为25℃,干燥时间为24h,得到所述的纤维素基可降解分离膜。
经测试可知,该纤维素基可降解分离膜的纯水通量为7.2L·m-2·h-1·bar-1(25℃、0.48MPa压力下测试),将该膜用于染料脱盐,对橙黄G的截留率为97.4%,对氯化钠的截留率为12.9%。
实施例8
(1)将细菌纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,细菌纤维素水分散液中细菌纤维素的质量分数为0.2wt%,经100℃热处理2h后得到纳米纤维素膜,将该纳米纤维素膜浸泡于质量分数为5wt%的柠檬酸水溶液中,交联12h后取出,经100℃热处理2h后得到交联的纳米纤维素膜;
(2)将二醋酸纤维素、三醋酸纤维素、N,N-二甲基乙酰胺混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,二醋酸纤维素的质量分数为5wt%,三醋酸纤维素的质量分数为3wt%,N,N-二甲基乙酰胺的质量分数为92wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)交联处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为5000r/min,旋涂时间为45s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为30℃,干燥时间为30h,得到所述的纤维素基可降解分离膜。
经测试可知,该纤维素基可降解分离膜的纯水通量为6.4L·m-2·h-1·bar-1(25℃、0.48MPa压力下测试),该膜用于水体中硬度的降低,对氯化镁的截留率为47.5%,对氯化钙的截留率为52.4%。
对比例1
(1)将细菌纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,细菌纤维素水分散液中细菌纤维素的质量分数为0.2wt%,经90℃热处理2h后得到纳米纤维素膜;
(2)将二醋酸纤维素、1,4-二氧六环、N-甲基吡咯烷酮混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,二醋酸纤维素的质量分数为8wt%,1,4-二氧六环的质量分数为48wt%,N-甲基吡咯烷酮的质量分数为44wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)的纳米纤维素膜上,旋涂速度为3000r/min,旋涂时间为60s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为35℃,干燥时间为24h,得到纤维素基分离膜。
经测试可知,该纤维素基分离膜的纯水通量为28.4L·m-2·h-1·bar-1(25℃、0.50MPa压力下测试),将该膜用于水中染料分子的去除,对50mg/L刚果红的截留率为53.1%,对50mg/L罗丹明B的截留率为22.9%,对50mg/L亚甲基蓝的截留率为10.6%。
对比例2
(1)将细菌纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,细菌纤维素水分散液中细菌纤维素的质量分数为0.3wt%,经150℃热处理1h后得到纳米纤维素膜;
(2)将三醋酸纤维素、二醋酸纤维素、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺混合,搅拌溶解后静置脱泡,得到醋酸纤维素铸膜液,醋酸纤维素铸膜液中,三醋酸纤维素的质量分数为10wt%,二醋酸纤维素的质量分数为5wt%,N-甲基吡咯烷酮的质量分数为60wt%,N,N-二甲基甲酰胺的质量分数为25wt%;将醋酸纤维素铸膜液旋涂于步骤(1)的纳米纤维素膜上,旋涂速度为6000r/min,旋涂时间为60s,得到液态平板膜,将液态平板膜置于空气中干燥,干燥温度为20℃,干燥时间为48h,得到纤维素基分离膜。
在25℃、1.60MPa压力下进行测试,将该膜用于水中NaCl的去除,膜在运行1h后,对2g/L氯化钠的截留率由17.3%下降至0.9%。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明,应理解的是以上所述的仅为本发明的具体实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纤维素基可降解分离膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将纳米纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上,经第一热处理得到纳米纤维素膜,进一步交联后进行第二热处理;
(2)制备醋酸纤维素铸膜液,将醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜上,置于空气中干燥,得到所述的纤维素基可降解分离膜;
所述的醋酸纤维素铸膜液中,醋酸纤维素的质量分数为2-15wt%,溶剂为N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、1,4-二氧六环中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法,其特征在于,所述的纳米纤维素水分散液中纳米纤维素的质量分数为0.05-0.5wt%,纳米纤维素为纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法,其特征在于,交联过程使用的交联剂为乙二醛、戊二醛、甘油醛、乙二酸、丙二酸、丁二酸、丁烷四羧酸、柠檬酸、醋酸酐、顺丁烯二酸酐、环氧氯丙烷、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二乙烯磺酸酯中的至少一种;交联时间为0.5-12h。
4.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法,其特征在于,交联过程中,将所述的纳米纤维素膜浸泡在交联剂水溶液中,交联剂水溶液中交联剂的质量分数为0.5-10wt%。
5.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,第一热处理和第二热处理的条件均为:温度60-150℃,时间0.5-2h。
6.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法,其特征在于,通过旋涂法将醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜上,旋涂速度为1000-8000r/min,旋涂时间为30-90s。
7.根据权利要求1-6任一所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法制得的纤维素基可降解分离膜。
8.根据权利要求7所述的纤维素基可降解分离膜,其特征在于,所述的纤维素基可降解分离膜包括自下而上依次设置的粘胶纤维无纺布基底层、纳米纤维素支撑层和醋酸纤维素分离层。
9.根据权利要求7或8所述的纤维素基可降解分离膜在水处理领域中的应用。
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