[发明专利]生物类酯/醋酸纤维素复合膜的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测与污染控制技术领域，具体地说涉及一种生物类酯/醋酸纤维素复合膜的制备方法。

本发明还涉及上述复合材料膜在水环境中有机污染物的预富集和去除的应用。

本发明还涉及上述复合材料膜的再生方法。

背景技术

用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组分或多组分的溶质与溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法，统称为膜分离法。合成膜可以分为有机(聚合物)膜和无机膜，其中最重要的膜材料是有机物，即聚合物或大分子。选择何种聚合物作为膜材料并不是随意的，而要根据其特定的结构和性质。制作高分子膜常用的聚合物材料为纤维素及其衍生物、聚砜、聚醚砜、聚丙烯氰、聚酰胺、聚偏氟乙烯、聚醚酮等。许多亲水聚合物可以用做膜材料，最常见的就是纤维素及其衍生物。纤维素具有规则的线性链结构，结晶度很高，由于高结晶度以及羟基之间形成分子间氢键，这类材料虽然高度亲水却不溶于水。纤维素及其衍生物不仅可以用于微滤和超滤，也可以用于反渗透、气体分离和透析。70年代，我国的膜分离技术尚处于研究阶段，近年来，随着技术的引进和科学研究成果的取得，一批有效的膜分离装置逐渐在水处理、工业分离、废水处理、实验室分离等领域获得了成功的应用。上述膜分离技术应用膜的微滤或超滤原理，将大分子有机污染物与水分开，在环境工程中的应用主要包括应用于电镀废水、含油、脱脂废水、纺织工业废水、电泳漆、造纸、放射性、高层建筑等废水的处理。到目前为止，将膜科学与技术应用于环境领域，研究各种膜材料、器件对大分子有机污染物的去除已为数不少。罗敏等(纳滤膜对有机物的截留机理研究，环境科学学报，2000，20(5)：523-527)研究纳滤膜对有机物的截留机理，以美国TriSep公司TS80纳滤膜为例，发现其对有机物的去除是由有机物的结构特征(如分子量、极性)与有机物/膜之间的相互作用关系共同决定的。TS80纳滤膜对TOC的平均去除率为90.3％。魏桂林等(纤维素亲和层析膜用于去除医药制剂中的内毒素，膜科学与技术，2000，20(4)：52-54)以纤维素膜为基质，活化后，键合壳聚糖配基，制备成亲和层析膜介质，考察这种膜对医药制剂中的内毒素的去除。但是这些膜对污染物的去除是基于物理分离作用，不能用来富集或去除分子量小于1000的痕量疏水有机污染物质。

在环境监测方面，有机氯农药和二恶英等微量和痕量有毒有机污染物的污染越来越受到重视。这类污染物有潜在生态和健康威胁，在水中的浓度通常为十亿分之一(ppb，或μg/L)，甚至低至万亿分之一(ppt，或ng/L)。传统的样品浓缩前处理技术主要采用主动富集过程，如环境监测部门普遍采用水样液/液萃取、XAD树脂吸附、固相萃取法(Solid-phaseextraction，SPE)、沉淀法等。这些方法对于水体中含量甚微，具有累积性，毒性风险大的亲脂性有毒有机污染物富集能力较差，远远不能满足低检出限、高富集量的要求，或者存在大量基质干扰分析测定的现象。九十年代开始，被动式采样技术得到迅猛发展，如固相微萃取和半渗透膜采样器件。半渗透膜采样器件中最具代表性的是三油酸酯-半渗透膜采样技术(U.S.patents 5,098,573 and 5,395,426)，是将中性酯封装在低密度聚乙烯薄膜中，构成膜器件，是一种三明治结构的器件。该技术已经在国内外水体优先污染物监测方面得到了成功的应用，这种采样技术能够模拟有机污染物经由水相到有机体酯肪相的分配平衡过程，所获得的数据更能体现水体污染物的生物有效态部分。但是该技术所构成的器件在结构简单，所封装酯在两层低密度塑料薄膜中间容易流动，并形成酯滴，降低了富集效率；用于封装三油酸酯的低密度聚乙烯膜是疏水的，和水相不直接接触，因此对亲酯性有机污染物富集速率相当慢，需要平衡时间过长；此外该器件还存在不能净化、酯容易泄露等不利因素。

发明内容

本发明的目的在于制备一种用于富集水体中有机有毒微污染物和净化水的生物类酯/聚醋酸纤维素复合膜材料制备方法。本发明工艺和设备简单，制备方便，易于实现。

本发明的又一目的在于提供上述复合材料膜在水环境中有机污染物的预富集和去除的应用。

本发明的另一目的在于提供上述复合材料膜的再生方法。