[發(fā)明專利]一種殼聚糖-聚乙烯醇-鐵復(fù)合膜的制備方法與應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN109971043B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓潤平;聞康;張瑞澤;陳姍姍;張小停
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: C08L5/08
• 分類號: C08L5/08;C08L29/04;C08K3/16;C08J5/18;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

本發(fā)明涉及一種殼聚糖?聚乙烯醇?鐵復(fù)合膜的制備方法與應(yīng)用，將質(zhì)量分數(shù)為3％的殼聚糖溶液、4％的聚乙烯醇溶液、濃度為0.3mol/L的FeCl₃溶液按照溶液質(zhì)量比為6:3:2混合均勻，靜置消泡后得到鑄膜液，鑄膜液滴入培養(yǎng)皿中，60℃烘干后放入NaOH溶液中浸泡，再用去離子水洗至中性后將膜攤開陰干，最終得到殼聚糖?聚乙烯醇?鐵復(fù)合膜。本發(fā)明大大縮短了反應(yīng)時間，工藝流程簡單，反應(yīng)條件溫和，克服了殼聚糖在酸性條件下易溶解的現(xiàn)象，所得殼聚糖?聚乙烯醇?鐵復(fù)合膜可用于酸性印染廢水的處理中，去除率高，且處理酸性廢水后膜的完整性較好。吸附后的復(fù)合膜可解吸再生，再生率達到70％以上，具有較高的工業(yè)應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料制備及環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種殼聚糖-聚乙烯醇-鐵復(fù)合膜的制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

甲殼素分子中，因其內(nèi)外氫鍵的相互作用，形成了有序的大分子結(jié)構(gòu)，溶解性能很差，而甲殼素經(jīng)脫乙酰化處理的產(chǎn)物-殼聚糖，卻由于其分子結(jié)構(gòu)中大量游離氨的存在，溶解性能大大改觀。殼聚糖在水中溶解度極差，在酸性溶液中，由于氫離子的存在，大大加強了氨基質(zhì)子化過程，這大大加大了殼聚糖在酸性溶液中的溶解性，但同時限制了殼聚糖在處理含酸性工業(yè)廢水的情況。殼聚糖化學(xué)結(jié)構(gòu)為帶陽離子的高分子堿性多糖聚合物，并具有獨特的理化性能和生物活化功能。殼聚糖因具有抑菌、降血脂、抗衰老，可用于醫(yī)藥、保健、食品領(lǐng)域。由于其分子中含有大量的氨基和與氨基相臨的羥基，因此對許多金屬離子具有螯合吸附作用，此外殼聚糖能通過絡(luò)合及離子交換的作用，對染料、鹵素等進行吸附，用于染料廢水、印染廢水、食品工業(yè)廢水的處理，從而凈化環(huán)境，保護人類健康。

聚乙烯醇(PVA)是一種可溶于水的高分子材料，其物理性質(zhì)受化學(xué)結(jié)構(gòu)、醇解度、聚合度的影響。在聚乙烯醇分子中存在著兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)，即1,3和1,2-乙二醇結(jié)構(gòu)，但主要的結(jié)構(gòu)是1,3-乙二醇結(jié)構(gòu)，PVA易成膜，其膜的機械性能優(yōu)良。同時，PVA是唯一可被細菌作為碳源和能源利用的乙烯基聚合物，在一定條件下，可以自然被降解，屬于一種生物可降解環(huán)保型高分子材料，此外聚乙烯醇價格低廉，易得。

單一的殼聚糖-聚乙烯醇膜在水溶液中易溶，尤其是在酸性溶液中易溶，極不穩(wěn)定，大大限制了殼聚糖-聚乙烯醇膜的使用，因此開發(fā)殼聚糖的新型復(fù)合材料具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決以上問題，本發(fā)明提供一種殼聚糖-聚乙烯醇-鐵復(fù)合膜的制備方法與應(yīng)用，采用直接摻雜無機鹽絡(luò)合反應(yīng)制備了殼聚糖-聚乙烯醇-鐵復(fù)合膜，大大節(jié)省了成膜時間，且操作簡單，反應(yīng)條件溫和，克服了殼聚糖在弱酸性條件下易溶解的現(xiàn)象，可用于對印染廢水尤其是酸性印染廢水的處理中。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，依據(jù)本發(fā)明提出的一種殼聚糖-聚乙烯醇-鐵復(fù)合膜的制備方法，包括以下步驟：

(1)將殼聚糖加入乙酸溶液中，在超聲作用下不停地攪拌使其完全溶解，制備質(zhì)量分數(shù)為3％的殼聚糖溶液，然后在超聲儀中消泡，消泡時間為1h；

將聚乙烯醇加入到去離子水中，于90℃下攪拌溶解，制備質(zhì)量分數(shù)為4％的聚乙烯醇溶液，完全溶解后冷卻到常溫備用；

(2)將質(zhì)量分數(shù)為3％殼聚糖溶液與質(zhì)量分數(shù)為4％的聚乙烯醇溶液按照質(zhì)量比為2:1進行混合并置于超聲儀中不停地震蕩攪拌，待溶液混合均勻后取出，靜置消泡后得到殼聚糖溶液與聚乙烯醇溶液的混合液，記為混合溶液Ⅰ；

(3)在混合溶液Ⅰ中加入摩爾濃度為0.3mol/L的FeCl₃溶液，F(xiàn)eCl₃溶液的加入質(zhì)量與混合溶液Ⅰ中殼聚糖溶液的質(zhì)量比為1:3，用玻璃棒不停地攪拌，待溶液完全為棕紅色時停止攪拌，得到鑄膜液；