[发明专利]一种制备二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜的方法

说明书

本发明涉及一种制备二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜的方法，采用以下步骤：(1)制备得到二维蒙脱石溶液；(2)通过过滤方式将二维蒙脱石溶液负载在微孔纤维素滤膜上；(3)将负载二维蒙脱石的微孔纤维素滤膜干燥，得到二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜，将二维蒙脱石紧密堆叠在微孔纤维素滤膜表面，形成具有一定厚度的带有负电性的表面。与现有技术相比，二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜能够有效去除水中重金属离子和阳离子染料类污染物。本发明制备方法简单易行，重复性好，产品价格低廉，得到的二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜可用于去除水中重金属离子和阳离子染料等污染物。

技术领域

本发明涉及液体膜分离技术领域，尤其是涉及一种制备二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜的方法。

背景技术

水资源是人类赖以生存的物质基础，随着世界经济的发展，城市日渐增多和扩张，各地所需用水量不断增加，而可利用水资源量不断减少，人类面临的水资源危机不断加剧。我国本就是水资源极度贫乏的国家之一，近些年，我国经济快速发展，粗放式的发展方式带来了严重的水污染问题，直接加重了水资源危机。因此，如何去除水中污染物，提高水资源利用率成了当前研究的重点。

膜分离技术是去除水中污染物的一种常用方法。微滤膜以其价格相对便宜，使用方法简单，无需凝絮化学处理、蒸发分离作用，只需要压力将固液分离，便能够有效截留水中的小颗粒物质等特点，在水处理中具有广泛的应用。但微滤膜也存在一定的不足：不能有效去除水中可能对人们健康产生威胁的重金属离子和染料等污染物。

近些年，随着石墨烯等新型二维近单层纳米材料的兴起，蒙脱石型氢氧化物二维纳米材料也开始得到关注。二维蒙脱石制备方法简单，价格低廉，表面具有的负电荷性，使其能够有效去除水中重金属、阳离子染料等污染物。

中国专利CN102631901A公开了一种纤维素硅酸盐插层复合多孔吸附膜及其制备方法。其纤维素硅酸盐插层复合多孔吸附膜由纤维素和层状硅酸盐矿物组成，其中纤维素和层状硅酸盐矿物的比例由制备过程决定。该复合多孔吸附膜的制备方法，采用有机铵、层状硅酸盐和水制备预处理的层状硅酸盐粉末；采用氢氧化钠、尿素、纤维素和水制备官能团化纤维素悬浮液；然后将经过预处理的层状硅酸盐粉末加入20-180倍重量的官能团化纤维素悬浮液中插层处理；之后在表面皿中80～95℃挥发溶剂、0.5摩尔/升的硫酸中浸泡0.5小时、90℃干燥后得到纤维素插层硅酸盐矿物多孔吸附膜。该专利使用的层状硅酸盐粉末在使用过程中会渗透到过滤液中，进而对过滤液的成分产生影响；硅酸盐粉末的逐渐流失也会导致复合多孔吸附膜的吸附性能减弱。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种制备二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜的方法，采用以下步骤：

(1)制备得到二维蒙脱石溶液；

(2)通过过滤方式将二维蒙脱石溶液负载在微孔纤维素滤膜上；

(3)将负载二维蒙脱石的微孔纤维素滤膜干燥，得到二维蒙脱石/纤维素复合过滤膜。

此方法能够将二维蒙脱石紧密堆叠在微孔纤维素滤膜表面，形成具有一定厚度并具有负电性的表面，能够有效去除水中重金属离子和阳离子染料等污染物；并且整个复合过滤膜的制备方法简单，易于工业化生产，可广泛应用于水处理膜分离技术领域。

作为优选的实施方式，步骤(2)中所述二维蒙脱石溶液沿垂直于所述微孔纤维素膜方向上过滤，堆叠在微孔纤维素滤膜表面上。纤维素微孔滤膜的孔径应小于0.45微米，确保二维蒙脱石能够负载在纤维素微孔滤膜表面，避免二维蒙脱石穿过纤维素微孔滤膜的微孔。

采用单次或多次过滤方式，以在微孔纤维素滤膜表面形成具有1微米至5微米厚度的二维蒙脱石层。