[发明专利]一种负载聚电解质的抗菌纤维素纳滤膜及其制备方法

说明书

本发明属于天然高分子领域，尤其涉及一种负载聚电解质的抗菌纤维素纳滤膜及其制备方法。本发明是这样实现的：氮气保护和抽真空条件下，在90‑120℃反应釜中加入NMMO溶剂，然后加入抗氧化剂、壳聚糖和乙酸，最后加入纤维素，搅拌溶解，脱泡后，制得纤维素铸膜液，用于制备纤维素中空膜，然后用层层自组装法制备纤维素中空纳滤膜。本发明制备的纤维素中空纳滤膜可取代现有的用石油类化工原料制备的聚合物膜，用于海水、苦咸水淡化，有机染料过滤，大分子截留，且纤维素原料来源广泛、可降解、可再生，具有高附加值。制备的工艺简单、成本低廉，且化学法制备，产品性能高效稳定，对身体无毒无害，环境友好。

技术领域

本发明属于天然高分子领域，尤其涉及一种负载聚电解质的抗菌纤维素纳滤膜及其制备方法。

背景技术

膜技术是21世纪一种重要的新型高科技，目前已经成熟以及正在开发研究的膜技术包括渗析、反渗透、微滤、超滤、纳滤、燃料电池、电渗析、人工肾、气体分离、氯碱工业膜电解、无机膜、渗透汽化、液膜、控制释放、膜接触器、膜反应器和生物膜等。在我国，纳滤膜制备饮用水的研究已被列入863计划。用纳滤膜进行深度水处理，可以有效去除水中硝酸盐、氟化物、砷和重金属等无机污染物；可以有效地去除农药残留物等；能保留饮用水中对人体健康有利的矿物质。

纳滤膜除了可以降低溶液里的离子强度，还可以去除硬度、有机物和颗粒污染物。在巴黎一家大型纳滤工厂，使用纳滤膜(NF-200)去除有机物，去除率高达96％。纳滤系统可以有效去除地下水中的硝酸盐、放射性物质和在作物耕种过程中渗入土壤进入地下水系统的农药以及杀虫剂，并对各种天然有机物及消毒剂残留物进行有效截留。纳滤膜系统处理生活污水，以及对工业废水中重金属离子的去除极其有效，经处理的污水可以达到循环利用的标准。运用该系统作为海水淡化作预处理，开发利用海水和苦咸水资源，解决我国淡水资源短缺问题。目前已成功用于制糖行业、造纸行业、电镀行业、机械加工行业及化工反应催化剂等行业的废水处理中。

纳滤膜制备的材料主要有合成高分子和天然高分子。合成高分子原料均来自于石油资源，不可再生；天然高分子主要为纤维素，纤维素每年由光合作用可产生几百亿吨，是自然界中最丰富的可再生有机资源。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种负载聚电解质的抗菌纤维素纳滤膜及其制备方法。利用纤维素材料制备纤维素复合膜，成本低、效果好，而且环保，符合可持续绿色发展的经济要求。该制备方法可用于规模化商业生产。

本发明是这样实现的：

氮气保护和抽真空条件下，在90-120℃反应釜中加入NMMO溶剂，然后加入抗氧化剂、壳聚糖和乙酸，最后加入纤维素，搅拌溶解，脱泡后，制得纤维素铸膜液，用于制备纤维素复合膜，然后用层层自组装法制备纤维素纳滤膜。

所述抗氧化剂为没食子酸正丙酯。

所述层层自组装法的步骤为：先后将基膜放入羧甲基纤维素钠水溶液中反应5-60min，再放入壳聚糖水溶液中反应5-60min，自组装若干层后，使羧甲基纤维素钠和壳聚糖两种带聚阴离子和聚阳离子的物质反应得到的聚电解质产物填充基膜的空状结构以及基膜表面，最终得到纤维素中空纳滤膜。

以下是羧甲基纤维素钠与壳聚糖的聚合反应方程式。

所述NMMO溶剂为含水率为10％～16％的N-甲基吗啉-N-氧化物溶剂。

所述壳聚糖的加入量为N-甲基吗啉-N-氧化物溶剂含量的0.4-0.6％。

所述乙酸的加入量为N-甲基吗啉-N-氧化物溶剂含量的1-3％。由于天然壳聚糖分子量很大，并且有紧密的晶体结构，不溶于普通溶剂，因此加入乙酸帮助壳聚糖溶解。

所述没食子酸正丙酯的加入量为N-甲基吗啉-N-氧化物溶剂含量的0.2％-0.3％。