【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及膜分离，具体涉及一种纤维素基可降解分离膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、纳滤/反渗透技术现已广泛应用于饮用水深度处理、工业废水排放与回用、市政污水处理、海水淡化等方面。目前大多数纳滤/反渗透膜是采用界面聚合法制备的聚酰胺薄层复合膜，聚酰胺薄层复合膜结构上包括无纺布层、多孔支撑层和聚酰胺分离层，具有制备条件温和、选择渗透性好等优点，但是在应用过程中，多类型的膜污染、膜氧化等均会使聚酰胺薄层复合膜的分离性能下降、使用寿命缩短，由于这类膜化学组成与结构复杂，给废弃膜组件处置带来较大困难。因此，开展可降解新型复合膜的研究符合绿色发展的理念，具有重要的生态效益。
2、纤维素及其衍生物是一类来源广泛、可生物降解的环境友好型制膜材料，具有机械性能高、化学性能稳定、易功能化改性、自组装性强等特点。目前常用的纤维素类制膜材料包括纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维素、纳米纤维素等。
3、醋酸纤维素反渗透膜，早在上个世纪六十年代就被研制出来，因原材料丰富、成本低廉、耐氯性强等特点，一直延用至今。如公开号为cn107138050a的中国专利文献公开了一种季铵盐接枝改性醋酸纤维素反渗透膜的制备方法，该专利技术以醋酸纤维素为原料，制备了自支撑的非对称醋酸纤维素反渗透膜，该膜的水渗透通量在15-20l/m2·h(测试压力为225psi)。上述传统相转化法制备的醋酸纤维素不对称膜，支撑层和上皮层之间存在较厚且致密的过渡层，导致水流阻力较大，渗透通量较低。
4、纳米纤维素具有较高的比表面积和良好的分散性，可以通过生
5、公开号为cn105214516a的中国专利文献公开了一种高通量、高截留率的静电纺丝纳米纤维超滤膜，该专利技术采用竹纤维为涂覆液原料，利用静电纺丝技术和匀胶涂覆法制备成一种以聚乙二醇层为表层保护层、增强型纳米纤维素层为第二层、静电纺丝层为第三层、无纺布为底层的共四层结构的复合型水处理过滤膜，但是该超滤膜的结构过于复杂。
6、d.h.tran等(cellulose-cellulose composite membranes forultrafiltration.journal of membrane science,2023.doi:10.1016/j.memsci.2023.121426.)以滤纸为支撑层，以离子液体/dmso二元溶剂制备纤维素铸膜液，制备得到整体可降解的纤维素复合超滤膜。但是由于滤纸与纤维素化学性质相似，铸膜液中的溶剂会溶解一部分滤纸，造成复合膜界面模糊，增加界面渗透阻力。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种纤维素基可降解分离膜的制备方法，设备要求低，工艺路线简便高效，制备得到的纤维素基可降解分离膜的结构包括粘胶纤维无纺布基底层、纳米纤维素支撑层和醋酸纤维素分离层，能够用于脱盐、分盐、有机物去除等。
2、具体采用的技术方案如下：
3、一种纤维素基可降解分离膜的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将纳米纤维素水分散液涂覆于粘胶纤维无纺布上，经第一热处理得到纳米纤维素膜，进一步交联后进行第二热处理；
5、(2)制备醋酸纤维素铸膜液，将醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜上，置于空气中干燥，得到所述的纤维素基可降解分离膜；
6、所述的醋酸纤维素铸膜液中，醋酸纤维素的质量分数为2-15wt％，溶剂为n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、1,4-二氧六环中的至少一种。
7、本专利技术采用两步涂覆法制备具有三层结构的纤维素基可降解分离膜，步骤简单高效，该纤维素基可降解分离膜的支撑层和分离层均是采用纤维素或其衍生物制备得到，基底层粘胶纤维无纺布的主要成分也为纤维素，绿色可降解，便于后续的废弃膜组件处置，且通过溶液体系的选用，克服了层间界面模糊的问题，进而保证了纤维素基可降解分离膜的分离性能和水渗透性。
8、所述的纳米纤维素水分散液中纳米纤维素的质量分数为0.05-0.5wt％，纳米纤维素为纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素中的至少一种。
9、纳米纤维素无法溶解在水中，纳米纤维素水分散液不会对粘胶纤维无纺布产生溶解作用，进而克服了界面模糊的问题。
10、步骤(1)中，交联过程使用的交联剂为乙二醛、戊二醛、甘油醛、乙二酸、丙二酸、丁二酸、丁烷四羧酸、柠檬酸、醋酸酐、顺丁烯二酸酐、环氧氯丙烷、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二乙烯磺酸酯中的至少一种；交联时间为0.5-12h。
11、交联过程中一方面减少了纳米纤维素强亲水性导致的溶胀，提高了纳米纤维素层的稳定性和强度，另一方面，由于粘胶纤维无纺布的主要成分也为纤维素，交联反应也可发生在粘胶纤维无纺布和纳米纤维素间，进而加强了粘胶纤维无纺布基底层与纳米纤维素支撑层间的结合力。
12、优选的，交联过程中，将所述的纳米纤维素膜浸泡在交联剂水溶液中，交联剂水溶液中交联剂的质量分数为0.5-10wt％。交联剂水溶液交联，纳米纤维素层、粘胶纤维无纺布层和两层间界面处均可得到交联处理，交联更充分。
13、优选的，步骤(1)中，第一热处理和第二热处理的条件均为：温度60-150℃，时间0.5-2h。
14、所述的醋酸纤维素为二醋酸纤维素和/或三醋酸纤维素。
15、醋酸纤维素铸膜液中的溶剂为纳米纤维素的不良溶剂，而对醋酸纤维素具有较好的溶解作用，当醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜表面时，铸膜液中的溶剂不会溶解纳米纤维素，从而保证复合膜界面清晰。
16、优选的，通过旋涂法将醋酸纤维素铸膜液涂覆于步骤(1)处理后的纳米纤维素膜上，旋涂速度为1000-8000r/min，旋涂时间为30-90s。旋涂法制膜具有操作简单且快速、通用性好、成膜平整和均匀性好等优点，能够通过简单调节铸膜液浓度、旋涂角速度和旋涂时间，制备出任意厚度的分离膜。相较于喷涂法来说，旋涂法制膜工艺较为精细，制备的分离膜平整性和均匀性较好。
17、优选的，步骤(2)中，干燥温度为20-35℃，干燥时间为24-48h。
18、本专利技术还提供了所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法制得的纤维素基可降解分离膜。所述的纤维素基可降解分离膜包括自下而上依次设置的粘胶纤维无纺布基底层、纳米纤维素支撑层和醋酸纤维素分离层，粘胶纤维无纺布基底层和纳米纤维素支撑层提供机械强度，同时纳米纤本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，所述的纳米纤维素水分散液中纳米纤维素的质量分数为0.05-0.5wt％，纳米纤维素为纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，交联过程使用的交联剂为乙二醛、戊二醛、甘油醛、乙二酸、丙二酸、丁二酸、丁烷四羧酸、柠檬酸、醋酸酐、顺丁烯二酸酐、环氧氯丙烷、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二乙烯磺酸酯中的至少一种；交联时间为0.5-12h。
4.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，交联过程中，将所述的纳米纤维素膜浸泡在交联剂水溶液中，交联剂水溶液中交联剂的质量分数为0.5-10wt％。
5.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，第一热处理和第二热处理的条件均为：温度60-150℃，时间0.5-2h。
6.根据
7.根据权利要求1-6任一所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法制得的纤维素基可降解分离膜。
8.根据权利要求7所述的纤维素基可降解分离膜，其特征在于，所述的纤维素基可降解分离膜包括自下而上依次设置的粘胶纤维无纺布基底层、纳米纤维素支撑层和醋酸纤维素分离层。
9.根据权利要求7或8所述的纤维素基可降解分离膜在水处理领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，所述的纳米纤维素水分散液中纳米纤维素的质量分数为0.05-0.5wt％，纳米纤维素为纤维素纳米纤维、纤维素纳米晶、细菌纤维素中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，交联过程使用的交联剂为乙二醛、戊二醛、甘油醛、乙二酸、丙二酸、丁二酸、丁烷四羧酸、柠檬酸、醋酸酐、顺丁烯二酸酐、环氧氯丙烷、聚酰胺环氧氯丙烷树脂、三偏磷酸钠、三聚磷酸钠、异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二乙烯磺酸酯中的至少一种；交联时间为0.5-12h。
4.根据权利要求1所述的纤维素基可降解分离膜的制备方法，其特征在于，交联过程中，将所述的纳米纤维素膜浸泡在交联剂水溶液中，交联剂水溶液中交联剂的质...
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