[发明专利]一种高通量纤维素微滤膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及天然纤维素分离膜的制备技术领域，特别涉及一种高通量纤维素微滤膜的制备方法。

背景技术

纤维素是地球上最丰富的可再生资源，对环境友好，随着不可再生资源的逐步消耗，关于纤维素的研究前景将会逐渐开阔。由于其原料来源广泛、亲水性强，具有稳定的物化性能和良好的生物相容性，是制备膜的理想材料。目前在油水分离、包装材料以及血液透析等领域中都有纤维素膜的应用。

纤维素膜的制备方法有粘胶法、铜氨法和溶剂法，其中溶剂法制备出的纤维素膜具有较为良好的稳定性。目前应用于溶解纤维素的溶剂主要有N-甲基氧化吗啉（NMMO）、离子液体和新型7wt%氢氧化钠/12wt%尿素的水溶液体系等。中国专利CN101284913A公开了一种以离子液体为溶剂的纤维素膜的制备方法，该制备方法包括：先将纤维素与离子液体混合，在50-160^oC下溶解0.5-120小时得到制膜原液，再将上述原液经过过滤、脱泡后，在离子液体水溶液中凝固成膜。此法制备工艺虽然简单、经济，但离子液体一般毒性较强，对环境会造成污染，而且溶解所需时间太久，不利于工业化的高效要求。中国专利CN103816817A公开了一种耐碱纤维素膜及其制备方法，该耐碱再生纤维素膜包括耐碱再生纤维素超滤膜和纳滤膜，也包括耐碱再生纤维素中空纤维膜和平板膜，该制备方法是采用含5-15wt%水的NMMO为溶剂直接溶解纤维素浆粕和添加剂，然后采用浸沉凝胶相转化法纺制成再生纤维素膜，再经氢氧化钠后处理、水洗、甘油后处理而制得。制备的耐碱再生纤维素膜的孔径大于0.001μm，小于0.1μm，能截留有机物的分子量大于500。可是NMMO属于有机溶剂，制备过程污染严重不易回收，且价格昂贵，膜的后续处理比较繁琐。中国专利CN101716468A公开了一种纤维素中空纤维膜的制备方法，其工艺是：将纤维素与致孔剂及离子液体按设计比例混匀后，喂入同向双螺杆挤出机中，连续溶解、脱泡，形成均匀稳定的纺丝液，纺丝液经计量泵及中空喷丝头后进入干纺程，在质量分数为0～50%的离子液体水溶液中凝固，凝固后的初生丝在水中经3次拉伸，水洗后，即得纤维素中空纤维膜。此法制备工艺简单，性能稳定，但要求铸膜液中纤维素含量要高，若低于15wt%时，则很难制成性能稳定的中空纤维膜，工艺也较复杂，因此膜的纯水通量会比较低，而且离子液体作为溶剂本身毒性比较大。武汉大学采用7wt%氢氧化钠/12wt%尿素水溶液体系在-12^oC低温下溶解纤维素的方法，制备出纤维素多孔膜（JournalofMembraneScience2006,279,246–255），制备方法便捷高效，成本低廉，而且对环境无污染，新溶剂体系将会成为未来关于纤维素研究和应用的主要溶剂。但不足的是制备出的纤维素多孔膜纯水通量太低，只能达到45L/m²h。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高通量纤维素微滤膜的制备方法的技术方案，该方法过程简单，成本低廉，溶剂无污染、可回收，制得的纤维素微滤膜性能稳定性好，纯水通量大幅提高，可实际应用于废水处理、油水分离等工艺环节中。

为达到上述目的，本发明采用的具体技术方案如下：

所述的一种高通量纤维素微滤膜的制备方法，其特征在于该膜采用低温氢氧化钠和尿素的水溶液为溶剂溶解纤维素，然后加入致孔剂水溶液，混合均匀得到铸膜液，采用浸没沉淀相转化和反相热致相分离组合法流延制备纤维素平板膜。

所述的一种高通量纤维素膜的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）铸膜液的配置：在预冷至-12^oC的7wt%氢氧化钠和12wt%尿素的水溶液中，加入纤维素浆粕，快速搅拌溶解，并加入致孔剂水溶液，混合均匀，脱泡，得到纤维素含量2-7wt%、致孔剂含量1-14wt%的铸膜液；

（2）浸没沉淀相转化和反相热致相分离组合法成膜：将步骤（1）制得的铸膜液在玻璃板上流延成平板膜；将制得的膜立即浸没到凝固浴中固化10-15min，再用水洗去膜中残留的溶剂和致孔剂，得到纤维素微滤膜。

所述的高通量纤维素微滤膜的制备方法，其特征在于所述的致孔剂水溶液中致孔剂与水的质量比为1:1-3:1。

所述的高通量纤维素微滤膜的制备方法，其特征在于所述的致孔剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、乙二醇、丙三醇、十二烷基磺酸钠、吐温中的一种或两种以上任意比例的混合物。