一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，包括改性二氧化钛、预处理纤维素、壳聚糖等组分，制备得到的纤维膜不仅具有优异的抗菌杀菌作用，同时也大大提高了纤维素膜的光催化活性，对可见光进行响应，能够有效对有机物进行降解；本发明专利技术以硫脲为氮硫掺杂源，通过溶胶‑凝胶法制备了氮硫掺杂的改性二氧化钛，氮硫掺杂可以适当抑制二氧化钛的晶粒生长，从而提高它的比表面积，使其对可见光产生响应，提高其光催化活性；本发明专利技术工艺设计合理，操作简单，不仅通过壳聚糖、纤维素等组分实现了纤维素膜的制备，同时该纤维素膜具有优异的抗菌性能、光催化性能，能够广泛应用于污水处理、生物医疗等领域，具有较高的实用性。

A method to prepare cellulose membrane based on Chitosan

【技术实现步骤摘要】
一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法
本专利技术涉及纤维素膜
，具体是一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法。
技术介绍
纤维素（cellulose）是由葡萄糖组成的大分子多糖。不溶于水及一般有机溶剂。是植物细胞壁的主要成分。纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上。棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源。一般木材中，纤维素占40～50%，还有10～30%的半纤维素和20～30%的木质素。在生物医用、化工及污水处理等领域，我们常常会用到纤维素膜，但现有的纤维素膜抗菌性能差，表面易滋生细菌，在使用时会我们带来不便。针对该问题，我们设计了一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，这是我们亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，包括以下步骤：1)准备物料：2)制备改性二氧化钛：3)制备预处理纤维素：4)取改性二氧化钛、预处理纤维素、壳聚糖，反应制得所述纤维素膜。较优化的方案，包括以下步骤：1)准备物料：2)制备改性二氧化钛：a)取钛酸四丁酯，无水乙醇溶解，搅拌，得到溶液A；再称取硫脲，去离子水溶解，搅拌，搅拌时加入冰乙酸，得到溶液B；b)取溶液A、溶液B，搅拌混合，此时混合溶液形成凝胶，再置于烘箱中烘干，得到物料C；c)取物料C，球磨后放入高温炉中，空气氛围下550-560℃焙烧，焙烧时间为1-1.2h，得到改性二氧化钛；3)制备预处理纤维素：a)取竹溶解浆，加入高碘酸钠溶液，室温下超声10-20min，再置于30-60℃恒温水浴中反应3-7h，静置，洗涤后加入丙三醇溶液，静置，再滴加浓硫酸、高锰酸钾溶液，反应10-20min，反应结束后洗涤，抽滤，得到氧化纤维素；b)取步骤a）制备的氧化纤维素，蒸馏水分散成纤维素分散液，磁力搅拌，再进行超声分散，得到预处理纤维素；4)取改性二氧化钛，去离子水配制悬浊液，再加入步骤2）制备的预处理纤维素，去离子水溶解，超声分散，静置，再超声分散，静置，洗涤，干燥，得到物料D；5)取物料D，置于离子液体中，90-100℃下搅拌溶解，再加入壳聚糖、催化剂，常温下搅拌反应，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，反应2-3h，制膜，干燥，得到所述纤维素膜。较优化的方案，包括以下步骤：1)准备物料：a)称取钛酸四丁酯、无水乙醇、硫脲、冰乙酸、高碘酸钠溶液、竹溶解浆、浓硫酸、高锰酸钾溶液和丙三醇溶液，备用；b)称取离子液体、壳聚糖、催化剂和乙烯基三乙氧基硅烷，备用；本专利技术步骤1）中进行物料准备，便于操作人员进行后续步骤；2)制备改性二氧化钛：a)取钛酸四丁酯，无水乙醇溶解，搅拌20-30min，得到溶液A；再称取硫脲，去离子水溶解，搅拌15-25min，搅拌时加入冰乙酸，得到溶液B；b)取溶液A、溶液B，搅拌混合120-130min，此时混合溶液形成凝胶，再置于烘箱中烘干，得到物料C；c)取物料C，球磨后放入高温炉中，空气氛围下550-560℃焙烧，焙烧时间为1-1.2h，得到改性二氧化钛；本专利技术步骤2）中以硫脲为氮硫掺杂源，通过溶胶-凝胶法制备了氮硫掺杂的改性二氧化钛，氮硫掺杂可以适当抑制二氧化钛的晶粒生长，从而提高它的比表面积，使其对可见光产生响应，同时对其进行氮硫掺杂，有利于二氧化钛光生电荷的分离，提高其光催化活性；3)制备预处理纤维素：a)取竹溶解浆，加入高碘酸钠溶液，室温下超声10-20min，再置于30-60℃恒温水浴中反应3-7h，静置30-60min，洗涤后加入丙三醇溶液，静置40-60min，再滴加浓硫酸、高锰酸钾溶液，反应10-20min，反应结束后洗涤，抽滤，得到氧化纤维素；本专利技术步骤3）的a）步骤中通过高碘酸钠对纤维素进行选择性氧化，得到双醛基纤维，再利用高锰酸钾进一步对纤维素材料进行进一步氧化，使醛基被氧化为羧基，本专利技术中降低了高锰酸钾的反应时间，其反应时间为10-20min，此时纤维素材料中的醛基并没有被完全氧化，得到的氧化纤维素中既含有醛基，也含有羧基，在后续操作中，该氧化纤维素不仅可以与改性二氧化钛结合，同时也能够与壳聚糖结合，在提高纤维素膜抗菌杀菌效果的同时提高纤维素膜的光催化效果；b)取步骤a）制备的氧化纤维素，蒸馏水分散成纤维素分散液，磁力搅拌30-35min，再进行超声分散，处理时间为15-20min，得到预处理纤维素；本专利技术步骤b）中对氧化纤维素进行超声分散，得到预处理纤维素，超声波处理可以使氧化纤维素发生帚丝分裂，使得纤维素纤维能够变成膜结构并产生细小的纤维碎片，同时氧化纤维素表面引入了羧基，纤维素表面带有大量的负电荷，使得纤维素分子间形成了静电斥力，促进纤维素的分离，在该步骤处理后，纤维素膜表面透光率大大提高；而纤维素表面透光率越高说明该薄膜的粒度分散均匀，光散射和光折射较小，有利于光降解率的提高，进一步提高了光催化活性；4)取改性二氧化钛，去离子水配制悬浊液，再加入步骤2）制备的预处理纤维素，去离子水溶解，超声分散10-20min，静置0.5-1h，再超声分散5-10min，静置1-2h，洗涤，干燥，得到物料D；本专利技术步骤4）中利用预处理纤维素表面的羧基或羧酸根与改性二氧化钛结合，羧酸根或羧基能够以鳌合或桥连的形式与改性二氧化钛结合，使得改性二氧化钛负载在预处理纤维素表面，在该步骤中我们还进行了2次超声分散，超声分散后静置，该操作有助于改性二氧化钛在水介质只能够分散均匀和进攻氧化纤维素，增加二者的反应机会，同时也能够去除预处理纤维素表面没有参与反应的改性二氧化钛，使得改性二氧化钛能够均匀负载在预处理纤维素上；5)取物料D，置于离子液体中，90-100℃下搅拌溶解15-25min，再加入壳聚糖、催化剂，常温下搅拌反应，反应时间为2-3h，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，反应2-3h，制膜，干燥，得到所述纤维素膜。本专利技术步骤5）中将预处理纤维素溶于离子液体中，此时预处理纤维素表面负载改性二氧化钛（即物料D），离子液体为1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐，再加入壳聚糖，由于预处理纤维素中含有醛基，壳聚糖和预处理纤维素在催化剂的催化作用下反应生成席夫碱，使得壳聚糖接枝至预处理纤维素上，同时在该过程中，二氧化钛还能在乙烯基三乙氧基硅烷作用下与壳聚糖交联缠绕，形成稳定网络结构；在该步骤中引入了壳聚糖，壳聚糖具有优异的抗菌杀菌效果，能够提高纤维素膜的抗菌性能。本专利技术中公开了一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，包括改性二氧化钛、预处理纤维素、壳聚糖等组分，制备得到的纤维膜不仅具有优异的抗菌杀菌作用，同时也大大提高了纤维素膜的光催化活性，对可见光进行响应，能够有效对有机物进行降解。较优化的方案，所述纤维素膜各原料含量为：以重量计，改性二氧化钛10-30份、预处理纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1）准备物料：/n2）制备改性二氧化钛：/n3）制备预处理纤维素：/n4）取改性二氧化钛、预处理纤维素、壳聚糖，反应制得所述纤维素膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）准备物料：
2）制备改性二氧化钛：
3）制备预处理纤维素：
4）取改性二氧化钛、预处理纤维素、壳聚糖，反应制得所述纤维素膜。


2.根据权利要求1所述的一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）准备物料：
2）制备改性二氧化钛：
a）取钛酸四丁酯，无水乙醇溶解，搅拌，得到溶液A；再称取硫脲，去离子水溶解，搅拌，搅拌时加入冰乙酸，得到溶液B；
b）取溶液A、溶液B，搅拌混合，此时混合溶液形成凝胶，再置于烘箱中烘干，得到物料C；
c）取物料C，球磨后放入高温炉中，空气氛围下550-560℃焙烧，焙烧时间为1-1.2h，得到改性二氧化钛；
3）制备预处理纤维素：
a）取竹溶解浆，加入高碘酸钠溶液，室温下超声10-20min，再置于30-60℃恒温水浴中反应3-7h，静置，洗涤后加入丙三醇溶液，静置，再滴加浓硫酸、高锰酸钾溶液，反应10-20min，反应结束后洗涤，抽滤，得到氧化纤维素；
b）取步骤a）制备的氧化纤维素，蒸馏水分散成纤维素分散液，磁力搅拌，再进行超声分散，得到预处理纤维素；
4）取改性二氧化钛，去离子水配制悬浊液，再加入步骤2）制备的预处理纤维素，去离子水溶解，超声分散，静置，再超声分散，静置，洗涤，干燥，得到物料D；
5）取物料D，置于离子液体中，90-100℃下搅拌溶解，再加入壳聚糖、催化剂，常温下搅拌反应，再加入乙烯基三乙氧基硅烷，反应2-3h，制膜，干燥，得到所述纤维素膜。


3.根据权利要求2所述的一种基于壳聚糖制备纤维素膜的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）准备物料：
a）称取钛酸四丁酯、无水乙醇、硫脲、冰乙酸、高碘酸钠溶液、竹溶解浆、浓硫酸、高锰酸钾溶液和丙三醇溶液，备用；
b）称取离子液体、壳聚糖、催化剂和乙烯基三乙氧基硅烷，备用；
2）制备改性二氧化钛：
a）取钛酸四丁酯，无水乙醇溶解，搅拌20-30min，得到溶液A；再称取硫脲，去离子水溶解，搅拌15-25min，搅拌时加入冰乙酸，得到溶液B；
b）取溶液A、溶液B，搅拌混合120-130min，此时混合溶液形成凝胶，再置于烘箱中烘干，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昭桦，
申请(专利权)人：陈昭桦，
类型：发明
国别省市：江苏;32