[發明專利]一種殼聚糖/聚乙烯醇混合膜的制備方法和應用

有效

• 申請號: 201210154221.5
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN102671555A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 顧文秀;吳婷婷;李磊;鄒路易;李佩倩;張文艷
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B01D71/38
• 分類號: B01D71/38;B01D71/08;B01D69/00;C02F1/44;C02F1/62
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技術領域

本發明涉及一種殼聚糖膜的制備方法和用途，特別是涉及一種殼聚糖/聚乙烯醇混合膜的制備方法及其在分離去除水中重金屬離子方面的應用。本發明涉及高分子混合膜的制備、環保技術領域、膜的應用領域，特別屬于含有重金屬離子的水處理領域。

背景技術

殼聚糖由于具有大量的氨基和羥基活性基團，常被制備成球狀的吸附劑，用于重金屬廢水、染料廢水等的處理。但是，由于殼聚糖吸附能力有限，用作吸附劑時，處理廢水的效果不夠理想。O.P.Dancette等人(Purification?of?immunoglobulins?G?by?protein?A/G?affinity?membrane?chromatography[J].Journalof?Chromatography?B.1999，723(1-2)：61-68)報道球狀顆粒在與一些濃度較高的廢水接觸時，由于受到粘度的限制、內擴散的影響，處理效果大大下降。而L.Soysal等人(Procion?Green?H-4G?immobilized?poly(hydroxyethylmethacrylate/chitosan)composite?membranes?for?heavy?metal?removal.Journal?of?Hazardous?Materials?B.2003，97：111-125)報道殼聚糖具有良好的成膜性，將殼聚糖制成膜，不僅可以有效去除重金屬離子，且具有球形顆粒殼聚糖吸附劑不可比擬的優勢，如具有不可壓縮性以及避免內擴散的限制。但是，殼聚糖膜機械強度差的特點又限制了它的使用，因此，需對殼聚糖膜進行改性，將殼聚糖與其它材料復合或者共混形成多功能膜，使之能夠抵抗化學和微生物的降解，具有較好的化學和物理穩定性，以提高膜的性能和壽命。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為解決現有去除廢水中重金屬離子方法存在的局限性和缺陷，本發明提供一種殼聚糖/聚乙烯醇混合膜的制備方法和應用，以彌補現有技術的不足和缺陷，滿足生產和生活的需要。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案之一是：一種殼聚糖/聚乙烯醇混合膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)脫乙酰度不小于90％的殼聚糖，用濃度1％～3％(v/v)的乙酸水溶液溶解，得質量濃度為1wt％～5wt％的殼聚糖乙酸溶液；

(2)聚合度為2000，水解度98％的聚乙烯醇，用水作溶劑，配制成質量濃度為2wt％～3wt％的聚乙烯醇溶液；

(3)將步驟(1)所得殼聚糖乙酸溶液和步驟(2)所得的聚乙烯醇水溶液按質量比22～50∶30～78，在30～60℃下混合攪拌3～5h。將混合溶液加入到培養皿中，室溫下蒸發去水，鑄制成膜。將得到的混合膜浸入4％的氫氧化鈉溶液中和2h，以去除鑄膜表面多余的酸，然后用去離子水沖洗數遍，在真空干燥箱中真空干燥至恒重。將得到的鑄膜切成60mm長，10mm寬，然后將膜在160℃烘箱中預熱5min后，在手動延展裝置上按長、寬方向分別均勻拉伸2～7次，使混合膜具有一定的孔徑(1～100nm)和較大的比表面積。拉伸要求不產生任何膜的斷裂，且拉伸后的膜是透明的。將膜保存在干燥器中防止吸水，備用。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案之二是：所述的殼聚糖/聚乙烯醇混合膜用于分離去除水中的重金屬離子，包括如下步驟：

(1)在含重金屬離子濃度250～1000μg/L的待處理水樣中，加入0.25～0.75％(w/v)的水溶性螯合劑；所述螯合劑為海藻酸鈉、聚乙烯亞胺中的一種；于振蕩器中螯合0.5～2h，得聚合物螯合水樣；所述重金屬離子為汞、砷、銅、鉛中的一種；

(2)將聚合物螯合水樣，用制備的殼聚糖/聚乙烯醇混合膜過濾，分離去除重金屬離子，重金屬離子的去除率達98.5％以上。

本發明的有益效果是：本發明制備的殼聚糖/聚乙烯醇混合膜法去除水中重金屬離子，與現有技術中去除溶液中重金屬離子的方法相比，其優點在于它能避免一般無機或者有機吸附劑、電絮凝等方法不能完全去除重金屬離子、產生有毒污泥或廢棄物的弊端。利用殼聚糖良好的成膜性，將殼聚糖制備成膜的形式，可有效避免顆粒型殼聚糖吸附劑的可壓縮性和內擴散的控制，同時又發揮了殼聚糖良好的吸附和螯合能力，與膜本身的截留效果協同作用，從而達到高效去除水中重金屬離子的目的。而膜中聚乙烯醇的共混引入，大大提高了膜的機械性能和壽命。本發明方法具有高效去除重金屬離子、能耗低、成本低廉、無二次污染、操作方便等優點。

具體實施方式