本發(fā)明屬于分離膜，更具體地說，本發(fā)明涉及一種竹漿纖維素分離膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、針對含放射性廢液中重金屬離子的常規(guī)處理技術(shù)包括吸附、膜分離、光催化、電化學(xué)沉積、離子交換等。其中，膜分離技術(shù)以其綠色、高效、節(jié)能的優(yōu)勢受到廣泛關(guān)注。如今濾膜的品種不斷增加，性能也不斷提高。濾膜已經(jīng)在國內(nèi)外各種水處理工程中得到廣泛應(yīng)用，其分離效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定，運行可靠，而且能耗低，具有很好的經(jīng)濟性。傳統(tǒng)的濾膜主要有如聚砜(sps)、聚醚砜(pes)、聚酰胺(pa)等；其中應(yīng)用最廣泛的是pa及其復(fù)合材料，這些材料普遍都是石油基材料，存在難降解、不可再生、對環(huán)境有污染等缺點，而生物質(zhì)材料可以解決上述缺點。

2、在竹材中含有近一半的纖維素，并且竹子是世界上生長最快的植物之一，是僅次于木材的重要森林資源。而纖維素是自然界最豐富的生物質(zhì)聚合物，有來源廣泛、價格低廉、綠色可再生、可生物降解、超親水等優(yōu)勢。植酸由于具備六個磷酸基團，從而具有強大的金屬螯合能力，被廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域，同時植酸廣泛存在于谷物種子及絕大部分蔬菜植物中。而纖維素所含大量羥基提供了應(yīng)用植酸將其化學(xué)改性的可能。本發(fā)明利用纖維素與植酸間的磷酯化反應(yīng)，通過共價鍵將植酸固定在纖維素上，制備得到植酸改性的纖維素分離膜，實現(xiàn)對廢水截留以分離去除含放射性金屬離子，如銫、鍶、鈷等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

2、為了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其他優(yōu)點，提供了一種竹漿纖維素分離膜的制備方法，包括以下步驟：

3、步驟一、將植酸、竹漿纖維素、尿素、水置于反應(yīng)器中，在一定溫度條件下反應(yīng)，得到混合物，然后將混合物置于容器中保溫一段時間；

4、步驟二、將步驟二中的混合物在一定溫度下進行固化；

5、步驟三、將固化后的產(chǎn)物反復(fù)用去離子水抽濾洗滌多次，直到洗滌液ph為中性且不帶黃色；

6、步驟四、將步驟三中洗滌后的竹漿纖維素按與水的固定質(zhì)量比置于容器中，持續(xù)攪拌一段時間，之后利用真空抽濾輔助得到濾餅，進一步壓實干燥后得到竹漿纖維素分離膜。

7、優(yōu)選的是，其中，所述步驟一中，所述竹漿纖維素包括但不限于毛竹纖維素、楠竹纖維素、慈竹纖維素中的一種或多種。

8、優(yōu)選的是，其中，所述步驟一中，所述植酸濃度為70％。

9、優(yōu)選的是，其中，所述步驟一中，植酸、竹漿纖維素、尿素、水按質(zhì)量比為1～6：1：1～6：30～80。

10、優(yōu)選的是，其中，所述步驟一中，反應(yīng)溫度為60～100℃，反應(yīng)時間為30～60min，保溫溫度為50～80℃，保溫時間為10～24h。

11、優(yōu)選的是，其中，所述步驟二中，固化溫度為110～190℃，固化時間為15～60min。

12、優(yōu)選的是，其中，所述步驟三中，抽濾洗滌次數(shù)在5次以上。

13、優(yōu)選的是，其中，所述步驟四中，所述竹漿纖維素與去離子水的質(zhì)量比為1：100。

14、優(yōu)選的是，其中，所述步驟四中，持續(xù)攪拌時間不應(yīng)超過2小時。

15、一種竹漿纖維素分離膜，其由上述竹漿纖維素分離膜的制備方法制備得到。

16、為了提高竹漿纖維素分離膜的比表面積、孔隙率和對金屬離子的截留率，步驟一中得到混合物后，向混合物中加入改性片狀氧化鋁和聚乙二醇-400，超聲振蕩1～3h，超聲頻率為40～60khz，靜置6～12h后在50～80℃條件下保溫10～24h；其中，竹漿纖維素、片狀氧化鋁和聚乙二醇-400質(zhì)量比為1：0.1～0.3：0.02～0.1；其中，改性片狀氧化鋁的制備方法為：稱取粒徑分布在5～20μm的片狀氧化鋁分散于無水乙醇中，得到片狀氧化鋁懸液，其中片狀氧化鋁與無水乙醇的質(zhì)量比為10～50g：250～500ml；加入占片狀氧化鋁質(zhì)量2％～5％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，以60～80khz的頻率超聲震蕩3～5h，然后升溫至60～90℃，保溫30～60min，過濾、洗滌、干燥得到偶聯(lián)劑包覆的改性氧化鋁。

17、在步驟四得到竹漿纖維素分離膜后，對竹漿纖維素分離膜進行低溫等離子體改性處理，具體方法包括：將竹漿纖維素分離膜放入真空腔室中，將真空腔室真空度抽至1.5×10-2pa以下，向真空腔室中通入氬氣，氬氣流速控制在20～120sccm，電極外接600～1800v交流電，設(shè)置脈沖頻率為12～24khz，放電產(chǎn)生等離子體10～20min后，停止放電；向真空腔室中通入流速比18～30sccm的氮氣和6～12sccm的cf4，然后設(shè)置放電電壓為1200～1800v，脈沖頻率為15～32khz，放電5～20min后，冷卻后取出得到低溫等離子體處理的竹漿纖維素分離膜。

18、本發(fā)明至少包括以下有益效果：

19、1.本發(fā)明提供一種竹漿纖維素分離膜及其制備方法，該分離膜使用的原材料植酸、竹漿纖維素均來自自然界，天然無毒、可再生、可生物降解，有望替代pa等石油基分離膜。

20、2.通過本發(fā)明制備的竹漿纖維素分離膜可以有效分離廢水中放射性金屬離子，并且原料可以從農(nóng)林廢棄物中大量提取獲得，實現(xiàn)了廢棄資源的二次利用。

21、3.植酸中含有大量的磷酸基團，在尿素的作用下，部分磷酸基與竹漿纖維素中的羥基進行磷酸酯化反應(yīng)，通過共價鍵與竹漿纖維素中的羥基牢固地結(jié)合在一起，通過物理手段制備出分離膜，由于磷酸基團的強螯合作用，廢液在經(jīng)過竹漿纖維素分離膜的過程中，金屬離子會被截留在分離膜上，從而達到凈化水質(zhì)的目的。

22、本發(fā)明通過向混合物中摻入偶聯(lián)劑γ-氨丙基三乙氧基硅烷包覆的片狀氧化鋁，增加了竹漿纖維素分離膜的比表面積和孔隙率，通過低溫等離子體對竹漿纖維素分離膜進行表面改性后，進一步增強了竹漿纖維素分離膜對重金屬離子的截留能力，提高了竹漿纖維素分離膜對重金屬離子的吸附能力。

23、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本發(fā)明的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

技術(shù)特征：

1.一種竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，所述竹漿纖維素包括但不限于毛竹纖維素、楠竹纖維素、慈竹纖維素中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，所述植酸濃度為70％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，植酸、竹漿纖維素、尿素、水按質(zhì)量比為1～6：1：1～6：30～80。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，所述步驟一中，反應(yīng)溫度為60～100℃，反應(yīng)時間為30～60min，保溫溫度為50～80℃，保溫時間為10～24h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，所述步驟二中，固化溫度為110～190℃，固化時間為15～60min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，所述步驟三中，抽濾洗滌次數(shù)在5次以上。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，所述步驟四中，所述竹漿纖維素與去離子水的質(zhì)量比為1：100。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法，其特征在于，所述步驟四中，持續(xù)攪拌時間不應(yīng)超過2小時。

10.一種竹漿纖維素分離膜，其特征在于，其由權(quán)利要求1-9任一項所述的竹漿纖維素分離膜的制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種竹漿纖維素分離膜的制備方法，包括以下步驟：將植酸、竹漿纖維素、尿素、水置于反應(yīng)器中，反應(yīng)得到混合物，將混合物置于容器中保溫；將混合物固化；將固化后的產(chǎn)物反復(fù)用去離子水抽濾洗滌多次，直到洗滌液pH為中性且不帶黃色；將洗滌后的竹漿纖維素按與水的固定質(zhì)量比置于容器中，持續(xù)攪拌一段時間，之后利用真空抽濾輔助得到濾餅，進一步壓實干燥后得到竹漿纖維素分離膜。本發(fā)明操作簡單、成本低、反應(yīng)條件簡單；所采用的基礎(chǔ)材料可從回收的農(nóng)林廢棄物中提取獲得，實現(xiàn)了廢棄資源再利用；并且所采用的基礎(chǔ)材料均為生物質(zhì)材料，可自然降解，對環(huán)境友好。經(jīng)植酸改性后的竹漿纖維素對廢液中特殊金屬離子的去除有明顯提高。

技術(shù)研發(fā)人員：陳良,張亞萍,王占全,李勁超,劉濤,王英杰,應(yīng)紅,陳鋟,陳紅燕
受保護的技術(shù)使用者：西南科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2