[發明專利]一種耐堿纖維素膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201410041578.1
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103816817B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 劉必前;汪前東;何敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: B01D71/10
• 分類號: B01D71/10;B01D67/00;C02F1/44
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技術領域

本發明涉及一種耐堿纖維素膜及其制備方法。

背景技術

堿性廢水是指含有某種堿類、pH值高于9的廢水，分為強堿性廢水、弱堿性廢水、低濃度堿性廢水和高濃度堿性廢水。堿性廢水中，除含有某種不同濃度的堿外，通常還含有大量的有機物、無機鹽等有害物質。堿性廢水的來源廣泛，主要來自粘膠纖維的壓榨廢水，堿法造紙的黑液，印染工業的煮紗、絲光洗水，制革工業的灰堿脫毛廢水和石油、化工部分生產過程的廢水等。堿性廢水的處理方法有酸堿中和法、絮凝法、化學沉淀法、燃燒法、結晶法、微生物法、電滲析法等。膜法水處理以其具有高效、實用、可調、節能和工藝簡便等優點可望廣泛地應用于含堿廢水處理。

纖維素具有來源廣泛、生物相容性好、物化性能穩定、耐酸堿等優點，被認為是理想的膜材料。通常纖維素膜被用于海水淡化、血液透析、氣體分離、油水分離、包裝膜等領域。纖維素膜的制備方法有粘膠法、銅氨法和溶劑法。中科院大連化物所在溶劑法纖維素中空膜的應用研究（中外能源，2006，11（4））中比較了溶劑法和銅氨法所制備膜的性能，結果表示溶劑法制備的纖維素膜無論是在較高濃度的酸性還是堿性溶液中，均表現出良好的穩定性，而銅氨法制備的纖維素膜耐堿性較差，在18%?NaOH溶液中會被溶解，因此有必要開發溶劑法制備纖維素膜用于含堿廢水處理。

發明內容

本發明的目的是提供一種再生纖維素膜的制備方法，該方法制膜過程簡單、溶劑可回收、無污染，該纖維素膜耐堿性能好，可用于含堿廢水處理。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

耐堿再生纖維素膜包括耐堿再生纖維素超濾膜和耐堿再生纖維素納濾膜，也包括耐堿再生纖維素中空纖維膜和耐堿再生纖維素平板膜，是采用含5～15wt%水的NMMO為溶劑直接溶解纖維素漿粕和添加劑，然后采用浸沉凝膠相轉化法紡制成再生纖維素中空纖維膜或者流延成再生纖維素平板膜，再經氫氧化鈉后處理、水洗、甘油后處理而制得。

本發明的耐堿再生纖維素膜的制備方法包括以下步驟：

1）鑄膜液的配制：在80～100℃條件下，將重量百分比為5～20：70～93.9：1～8：0.1～2的纖維素漿粕、含5～15wt%水的NMMO、添加劑及抗氧化劑均勻混合，攪拌、溶解，脫泡過濾，制得5～20wt%的纖維素鑄膜液；

2）浸沉凝膠相轉化法紡制成膜：在70℃條件下，將步驟1）制得的鑄膜液在玻璃板上流延成平板膜，或者將步驟1）制得的鑄膜液與芯液同時通過噴絲板擠出管狀膜；將制得的平板膜在一氣體環境下放置0～120S后進入凝固浴中固化3～5min或將管狀膜經過0～20cm的氣體環境后進入凝固浴中固化；再用去離子水洗去該膜中的殘留溶劑；

3）在20～30℃條件下，用17～22wt%氫氧化鈉水溶液處理步驟2）制備的纖維素膜45～100min；

4）將步驟3）制備的纖維素膜水洗后浸泡在10～50wt%的甘油水溶液中3～24h，然后將膜拿出室溫晾干即制得再生纖維素膜。

所述的纖維素漿粕為脫脂棉、竹漿粕、木漿粕、蘆葦秸稈、麥草秸稈、稻草秸稈、甘蔗秸稈中的一種或兩種的混合物；

所述的纖維素漿粕聚合度為500～1200，α-纖維素含量≥90wt%；

所述的抗氧化劑為沒食子酸丙酯；

所述的添加劑為高分子成孔劑、小分子成孔劑的混合物；

所述的高分子成孔劑與小分子成孔劑的重量比為1～5：1；

所述的高分子成孔劑為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇中的一種或兩種的混合物，聚乙烯吡咯烷酮型號選自K12、K17、K25、K30、K60、K90，聚乙二醇分子量為200-20000；

所述的小分子成孔劑為甘油、甲酰胺中的一種；

所述的芯液為水、1～20wt%的甘油水溶液中的一種；

所述的氣體環境中氣體是空氣、氮氣、氬氣中的一種，氣隙溫度為24℃，濕度為30～90%RH；

所述的凝固浴為水、含5～50wt%水的NMMO、5～50wt%甲酰胺水溶液中的一種，溫度為10～50℃。

本發明的耐堿再生纖維素膜具有如下優點：

1）本發明制膜工藝簡單、無污染、溶劑NMMO易回收，為綠色工藝。

2）本發明使用的纖維素漿粕對α-纖維素的含量要求不高，可降低纖維素漿粕的制備成本，擴大原料的來源范圍。