本发明专利技术公开一种壳聚糖/纤维素复合分离膜及其制备方法。所述制备方法是采用氯化锌水溶液为溶剂直接溶解壳聚糖和纤维素后，经沉浸凝胶法制得壳聚糖/纤维素复合分离膜。所制备的复合分离膜包括微孔膜、超滤膜、纳滤膜、反渗透膜或致密膜。所述壳聚糖/纤维素复合分离膜的厚度为20μm-100μm，拉伸强度为30MPa~100MPa，24h对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的致死率分别为30%~90%和30%~97%。该法简单易操作、原料价廉易回收、过程环保无污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于天然高分子领域，也属于化学、农业、环境工程领域。
技术介绍
膜分离技术的研究已经吸引了全世界的关注，在废水回收、饮用水净化、海水淡化和分离物质上具有巨大的潜力。然而，大多数膜都是由非生物降解的石油化工原料制备的。这些不可降解的塑料材料作为一次性物品干扰和破坏了生态系统。可再生资源，可视为膜生产的理想材料。纤维素是一种天然的生物大分子，经常用来准备可降解膜，如专利02132866.8和专利200710021069.2。但是纤维素膜的抗菌性能差。我们知道，壳聚糖本身具有抗菌性能。一些研究通过物理方法将壳聚糖粉和纤维素溶液直接进行混合来改善纤维素材料的抗菌性能。虽然共混膜的抗菌性能或多或少得到改善，但这些膜的表面比较粗糙。而且在商业化应用的过程中，壳聚糖的浸出将高度影响共混膜的抗菌性能。因此，同时溶解壳聚糖与纤维素，利用可再生材料制备均匀的复合膜是生产的关键问题。早先采用三氟乙酸作为溶剂，制备壳聚糖和纤维素的共混膜。但是两种聚合物的链发生明显的解聚，在再生过程中脱乙酰壳聚糖也发生了脱乙酰化。后来，Phisalaphong等人在Acetobacto xyIinum的生物合成过程中将低分子量的0.25%至0.75% (重量/体积)的脱乙酰壳聚糖添加到培养基中，来制备脱乙酰壳聚糖/细菌纤维素复合膜。但是添加了壳聚糖的膜的水传输率、平均结晶指数和抗微生物能力上只有微小的改善。同时Shih等在N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)中同时溶解纤维素和壳聚糖制备出透明的共混膜。但是当脱乙酰壳聚糖的含量超过5% (w / w的)时,膜由于相分离变得粗糙。此外，NaOH /硫脲的混合溶液也可以制备壳聚糖/纤维素复合膜。但是该溶解体系中的操作条件是非常苛刻的。例如，在溶解过程中溶液的温度应保持在约_12°C下。最近，离子液体，如1，3- dimethylimidazoIium chloride (DMImCl), butyl-3-methylimidazolium acetate(BMIMAc),和 l-H-3-methyl imidazol ium chloride (HMImCl),也被用来制备壳聚糖 / 纤维素复合膜。如专利20081057372.X，虽然制备的膜具有良好的性能，遗憾的是离子液体本身价格昂贵，而且不易回收。最近很多报道都采用氯化锌水溶液来溶解纤维素及其衍生物。幸运的是，脱乙酰壳聚糖也可溶于类似的无机熔盐水合物(如AlCl3和FeCl3X这些水合盐很便宜，并有可能用于工业化生产。目前还未有报道利用氯化锌水溶液同时溶解壳聚糖和纤维素，并将所得的溶液制备复合分离膜。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。该法采用氯化锌水溶液作为壳聚糖和纤维素的共同溶剂制备壳聚糖/纤维素复合分离膜。该法简单易操作、原料价廉易回收、过程环保无污染。本专利技术的另一目的在于将制备的壳聚糖/纤维素复合分离膜应用于水处理(包括污水处理、油水分离或海水脱盐等)、蛋白质溶液分离、血液透析、溶液浓缩、膜吸收或萃取中液体混合物的分离回收等或者用于气体分离、渗透汽化和气体的分离回收。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:本专利技术所述的一种壳聚糖/纤维素复合分离膜，其特征在于:采用氯化锌水溶液为溶剂直接溶解壳聚糖和纤维素后，经沉浸凝胶法制得；其具体方法包括以下步骤: 利用壳聚糖和纤维素制备成铸膜液； 将所述铸膜液沉浸凝胶为不对称膜； 将所述不对称膜洗涤干燥后得到壳聚糖/纤维素复合分离膜。所述利用壳聚糖和纤维素制备成铸膜液的具体步骤包括:1)将壳聚糖和纤维素溶于氯化锌水溶液中制备成铸膜液； 2)步骤I)中的壳聚糖和纤维素的总的质量分数优选为3% 6%； 3)所述步骤I)中的壳聚糖和纤维素的原料质量分数比为壳聚糖/纤维素优选为1:4 1:10。当然本领域常规的计量也可用，但效果没有本专利技术的优选量比效果好。将所述铸膜液沉浸凝胶为不对称膜的具体步骤包括: 1)将所述铸膜液优选离心脱泡后在热玻璃板上用涂布机刮制成膜； 2)所述涂布机的刮膜速度优选为2mm.s4 IOmm.s_1 ； 3)将步骤I)获得的膜迅速浸入水/酸/碱凝固浴数分钟，充分凝胶后得到不对称膜，优选水凝固浴。所述将所述不对称膜洗涤干燥得到壳聚糖/纤维素复合分离膜的具体步骤为: 所述洗涤优选如下方法为:先用自来水，后用蒸馏水洗涤充分洗净； 所述干燥环境优选为相对湿度为45% 90%，温度为2(T40°C。所述的本专利技术最优选的方法，其特征在于，将一定量的ZnCl2溶解在去离子水中配成ZnCl2水溶液，然后加入壳聚糖和纤维素形成混合物，壳聚糖和纤维素的量占混合物总量的质量分数为3% 6%的壳聚糖和纤维素，所述总质量分数中原料的质量分数比为壳聚糖与纤维素之比为1:4 1:10，在70°C 90°C下快速搅拌，混合物逐渐变成均匀的溶液；将上述溶液离心脱泡后在热玻璃板上刮制成膜，然后迅速浸入水/酸/碱凝固浴中广20分钟，得到不对称膜；将新制不对称薄膜用流动自来水和去离子水洗去残留溶剂；在温度为25°C、相对湿度为85%条件下晾干，即得壳聚糖/纤维素复合分离膜。所述壳聚糖可以是本领域常规使用的产品，但优选相对分子质量为20万 40万，其脱乙酰度为75、0 %的产品效果更好； 所述的纤维素原料，可以任意采用本领域的常规纤维素产品，如木浆、棉浆、麻浆、竹浆、稻草浆、蔗渣浆、桑皮浆或者苇浆柏等中的一种或两种以上混合，优选木浆、棉浆、麻浆、竹浆等，更优选其中纤维素含量> 90 %，纤维素的聚合度> 200的纤维素产品。本专利技术所述的制备方法制得的壳聚糖/纤维素复合分离膜，其特征在于: 所述壳聚糖/纤维素复合分离膜的厚度为20μπι-100μπι，拉伸强度为30 MPalOOMPa, 24 h对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的致死率分别为30 % 90 %和30 %~97 %。本专利技术所述的制备方法制得的壳聚糖/纤维素复合分离膜，其特征在于:壳聚糖/纤维素复合分离膜有致密膜、微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜相应能应用于包括水处理、蛋白质溶液分离、血液透析、溶液浓缩和膜吸收或萃取中液体混合物的分离回收；所述水处理包括污水处理、油水分离或海水脱盐； 致密膜能应用于气体分离、渗透汽化和气体的分离回收。本专利技术改变凝固浴种类、凝固浴时间或膜干燥条件可以制备成的(0.02μπι 10 μ m)微滤膜、(1Onm 1OOnm)超滤膜、(约Inm)纳滤膜或(0.1 1nm)反渗透膜，通过自然晾干能制备致密膜，致密膜应用于气体分离、渗透汽化和气体的分离回收。这是一般技术人员能实现的技术。本专利技术是将壳聚糖和纤维素同时溶解在氯化锌水溶液中，刮膜制备壳聚糖/纤维素复合分离。其具体制备方法包括以下步骤: (O铸膜液的制备:将一定量的氯化锌溶解在去离子水中配成氯化锌水溶液，然后加入总质量分数为3 % 6 %的壳聚糖和纤维素(原料质量分数比例分别为壳聚糖/纤维素=1:4 1:10)，在不同的温度下快速搅拌，混合物逐渐变成均匀的溶液； (2)将上述溶液离心脱泡后在热玻璃板上用涂布机刮制成膜，刮膜速度为2mm.s_，10 mm.S—1，然后迅速浸入凝固浴数分钟，充本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种壳聚糖/纤维素复合分离膜的制备方法，其特征在于：采用氯化锌水溶液为溶剂直接溶解壳聚糖和纤维素后，经沉浸凝胶法制得；其具体方法包括以下步骤：利用壳聚糖和纤维素制备成铸膜液；将所述铸膜液沉浸凝胶为不对称膜；将所述不对称膜洗涤干燥后得到壳聚糖/纤维素复合分离膜。
【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖/纤维素复合分离膜的制备方法，其特征在于:采用氯化锌水溶液为溶剂直接溶解壳聚糖和纤维素后，经沉浸凝胶法制得；其具体方法包括以下步骤: 利用壳聚糖和纤维素制备成铸膜液； 将所述铸膜液沉浸凝胶为不对称膜； 将所述不对称膜洗涤干燥后得到壳聚糖/纤维素复合分离膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用壳聚糖和纤维素制备成铸膜液的具体步骤包括:1)将壳聚糖和纤维素溶于氯化锌水溶液中制备成铸膜液； 2)步骤I)中的壳聚糖和纤维素的总的质量分数为3% 6%； 3)所述步骤I)中的壳聚糖和纤维素的原料质量分数比为壳聚糖/纤维素=1:4 I =IOo3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述铸膜液沉浸凝胶为不对称膜的具体步骤包括: 1)将所述铸膜液离心脱泡后在热玻璃板上用涂布机刮制成膜； 2)所述涂布机的刮膜速度为2mm.s4 IOmm.s_1 ； 3)将步骤I)获得的膜迅速浸入水/酸/碱凝固浴数分钟，充分凝胶后得到不对称膜。4.根据权利要求1或 2或3所述的方法，其特征在于，所述将所述不对称膜洗涤干燥得到壳聚糖/纤维素复合分离膜的具体步骤为: 所述洗涤方法为:先用自来水，后用蒸馏水洗涤充分洗净； 所述干燥环境具体为相对湿度为45% 90%，温度为2(T40°C。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将一定量的ZnCl2溶解在去离子水中配成ZnCl2水溶液，然后加入壳聚糖和纤维素形成混合物，壳聚糖和纤维素的量占混合物总量的质量分数为3% 6%的壳聚糖和纤维素...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈礼辉，林珊，黄六莲，曹石林，刘凯，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。