專利名稱：一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，屬于納米功能材料技術領域。
背景技術：
過濾是實現固液分離的有效手段，其主要目的是去除水中的懸浮顆粒物。靜電紡絲技術制備的聚合物膜材料具有孔徑小、孔隙率高(可達80%，甚至更高)、孔的連通性好、膜表面粗糙度高及低克重等優點，因而與傳統的過濾膜相比，靜電紡納米纖維膜應用于液體過濾有兩大突出優勢其一是過濾效率高，電紡纖維膜與常 規纖維過濾膜相比，過濾效率可提高70% ;其二是水通量大。有研究表明，靜電紡纖維膜可實現對尺寸在纖維平均直徑三倍以上的顆粒的有效過濾。專利CN1562441A公開了一種夾心式納米/亞微米電紡絲基過濾材料的制備方法，只能對尺寸在幾百納米到數微米之間顆粒進行90%以上有效過濾，而無法實現對直徑200nm以下粒子的有效攔截。專利CN1421267A公開了一種采用甲殼素涂層聚合物平鋪膜的過濾材料，由于使用的原料為甲殼素，原材料來源相對狹窄。相比之下，纖維素納米晶體(CelluloseNanowhiskers)是一種從天然纖維素纖維中分離出來的直徑在I IOOnm之間的具有顆粒狀、棒狀(針狀)或絲狀結構的納米材料。因具有可再生、高強度、高彈性模量、高比表面積、低成本、可生物降解、納米級精細尺度等優點而受到了尤為廣泛的關注。如何以簡單的工藝，制備具有良好均勻尺寸結構且能夠實現對尺寸在200nm以下顆粒有效過濾的纖維過濾膜，是目前纖維過濾材料制備技術中亟待解決的技術難題。

發明內容
本發明的目的是提供一種簡單方便且能有效過濾的纖維過濾膜的制備方法。為了達到上述目的，本發明提供了一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下第一步在20 80°C水浴溫度條件下，將I 20重量份的纖維素纖維粉末浸泡于盛有50 200重量份的質量濃度為8 20%的氫氧化鈉溶液攪拌釜中，攪拌轉速為100 300rpm，攪拌時間為30 300min ;然后水洗至中性，再放入真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到堿處理的纖維素纖維粉末；第二步在40 80°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的纖維素纖維粉末加入到盛有二甲基亞砜的攪拌釜中，纖維素纖維粉末與二甲基亞砜的質量比為I : 20 50,攪拌轉速為100 500rpm,攪拌時間為I 6h ;然后過濾,用蒸懼水洗脫殘留的二甲基亞砜，再放入真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到預處理的纖維素纖維粉末；第三步在4 65°C水浴溫度條件下，將第二步得到的預處理的纖維素纖維粉末加入到盛有TEMPO (2，2,6,6-四甲基哌啶-I-氧自由基)催化體系的攪拌釜中，調節pH值至恒定后加入無水乙醇終止反應，得到纖維素纖維懸浮液；第四步將第三步得到的纖維素纖維懸浮液置于高速離心機中進行離心，離心速度為1000 5000rpm，離心時間為5 30min，倒去上層清液，重復加蒸餾水、離心、倒去上層清液3 5次，直至懸浮液的pH值至中性，得到纖維素纖維沉淀物；第五步取I 10重量份第四步得到的纖維素纖維沉淀物加入到100 1000重量份蒸餾水中，于4 20°C水浴中，經過機械處理，得到質量濃度為O. 05%納米纖維素晶體懸浮液；第六步在20 80°C水浴條件下，將2-50重量份的聚合物加入到溶劑中，攪拌轉速為500 1200rpm，攪拌時間為3 10h，均勻混合，得到聚合物質量濃度為5 35%的聚合物溶液；第七步在室溫和相對濕度為30 70%的條件下，將第六步得到的聚合物溶液以 O. 3 4mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接10 40kV電源進行靜電紡絲制備納米纖維膜，接收裝置與噴絲頭之間的距離為10 35cm ；第八步在第七步所得的納米纖維膜外部均勻涂布第五步制備的納米纖維素晶體懸浮液，再復合一層第七步所得的納米纖維膜，重復以上步驟3 5次，放入真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到納米纖維素晶體/靜電紡納米纖維過濾膜。優選地，所述第一步中的纖維素纖維為棉短絨、木漿纖維、麥桿纖維、稻草秸桿纖維、黃麻纖維、芒麻纖維、劍麻纖維、紅麻纖維、青麻纖維、大麻纖維、亞麻纖維、羅布麻纖維和槿麻纖維中的任意一種。優選地，所述第三步中TEMPO (2，2，6，6-四甲基哌啶-I-氧自由基)催化體系為含有TEMPO、次氯酸鈉和溴化鈉的水溶液體系或含有TEMPO、次氯酸鈉和高氯酸鈉的水溶液體
系O更優選地，所述的TEMPO催化體系為含有TEMPO、次氯酸鈉和溴化鈉的水溶液體系時，TEMPO的加入量是預處理的纖維重量的0. I 2%，次氯酸鈉的加入量是預處理的纖維素纖維重量的5 20倍，溴化鈉的加入量是預處理的纖維素纖維重量的I 20%，反應過程中體系的pH值用質量濃度為1%的氫氧化鈉溶液調節為10. 5 11。更優選地，所述的TEMPO催化體系為含有TEMPO、次氯酸鈉和高氯酸鈉的水溶液體系時，TEMPO的加入量是預處理的纖維重量的0. I 2%，次氯酸鈉的加入量是預處理的纖維素纖維重量的5 20倍，高氯酸鈉的加入量是預處理的纖維素纖維重量的20 120%，反應過程中體系的pH值為4. 5 5。優選地，所述第五步中的機械處理的具體方法為使用輸出功率為300W的超聲勻質分散機以10000 13600rpm的攪拌速度進行分散處理I 30min ;或使用機械攪拌器或磁力攪拌器以300 500rpm的速度攪拌20 72h。優選地，所述第六步中的聚合物為聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)、芳綸、纖維素乙酸酯(CA)、纖維素乙酸丁酸酯(CAB)和聚偏氟乙烯(PVDF)中的任意一種。更優選地，所述第六步中的溶劑為蒸餾水、丙酮、乙醇、甲酸、六氟異丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜、三氯甲烷、二氯甲烷、苯、甲苯和二甲苯中的任意一種或幾種的混合物。更優選地，所述第六步中的聚合物為纖維素乙酸酯時，所述溶劑為丙酮/N，N-二甲基乙酰胺混合溶液，所述第七步中的納米纖維膜用2%氫氧化鈉溶液對納米纖維膜進行改性。更優選地，所述第六步中的聚合物為聚乙烯醇時，所述溶劑為蒸餾水，水浴溫度為80°C，所述第七步中的納米纖維膜用2%戊二醛/乙醇溶液對納米纖維膜進行交聯改性20min 2天或100 175°C熱處理10 120min。優選地，所述第七步中的接收裝置為鋁箔、銅網、織物或無紡布。與現有技術相比，本發明的優點如下(I)本發明提供的一種納米纖維過濾膜，是在聚丙烯腈納米纖維膜外部均勻刮涂 納米纖維素晶體所構成，納米纖維素晶體在聚丙烯腈納米纖維膜表層形成一種網絡結構。通過納米纖維素晶體濾阻原水中的雜質，不僅能夠截留水中的固體懸浮物、膠體、細菌等，還能有效吸附水中的余氯及重金屬，從而達到凈化水質的目的。(2)本發明結構精簡，突破了以往必須通過精密復雜的設備方能濾除較細分子雜質的瓶頸。該膜具有結構簡單、過濾效果好、成本低等優點，并復合使用者的實際需求。(3)本發明所用原料價格低廉，來源廣泛，具備實際應用的潛力。(4)本發明制備工藝簡單，操作簡便，不需要特殊加工設備。


圖I為實施例I制備的納米纖維素晶體/靜電紡絲膜過濾材料場發射掃描電鏡圖；圖2為實施例2制備的納米纖維素晶體/靜電紡絲膜過濾材料場發射掃描電鏡圖；圖3為實施例3制備的納米纖維素晶體/靜電紡絲膜過濾材料場發射掃描電鏡圖；圖4為實施例4制備的納米纖維素晶體/靜電紡絲膜過濾材料場發射掃描電鏡圖。
具體實施例方式為使本發明更明顯易懂，茲以優選實施例，作詳細說明如下。實施例1-4中采用的纖維素纖維可以在江蘇紫荊花紡織科技股份有限公司購買到；所有試劑均可以在上海晶純試劑有限公司購買到；pH計為上海精科雷磁儀器廠生產的PHS-3C型；數顯型超聲勻質分散機為德國IKA公司生產的T25型；高壓電源為天津東文高壓電源廠生產的DW-P303-1A⑶8型。將實施例1-4制得的納米纖維過濾膜掃描電鏡進行分析，場發射掃描電鏡為日本Hitachi公司生產的S-4800型。實施例I(I)在80°C水浴溫度條件下，將Ig棉短絨浸泡于盛有50g質量分數為10%氫氧化鈉溶液攪拌爸中，攪拌轉速為IOOrpm,攪拌時間為30min,水洗至中性,在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60°C，干燥時間為12h，得到堿處理的棉纖維；(2)在80°C水浴溫度條件下，將堿處理的棉纖維加入到盛有二甲基亞砜的攪拌釜中，棉纖維與二甲基亞砜的固液質量比為I : 20,攪拌轉速為IOOrpm,攪拌時間為6h,過濾，用蒸餾水洗脫殘留的二甲基亞砜，在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為80°C，干燥時間為12h，得到預處理的棉纖維；(3)在4°C水浴溫度條件下，將Ig預處理的棉纖維加入到盛有O. 001gTEMP0、20g次氯酸鈉、O. Olg溴化鈉和78g蒸餾水的攪拌釜中，采用pH計實時監控，滴加質量分數為I %的氫氧化鈉溶液調節PH值控制在10. 5 11，至pH值恒定后加入無水乙醇終止反應，得到棉纖維懸浮液；(4)將棉纖維懸浮液置于高速離心機中進行離心，離心速度為5000rpm，離心時間 為5min，倒去上層清液，加蒸餾水后再次離心，倒去上層清液，重復5次，直至懸浮液的pH值至中性,得到棉纖維沉淀物；(5)取Ig棉纖維沉淀物加入到IOOg蒸餾水中，于4°C水浴中，經過輸出功率為300W的超聲勻質分散機以13600rpm的攪拌速度進行分散處理5min，得到質量分數為O. 05%納米纖維素晶體懸浮液；(6)在60°C水浴條件下，將12g聚丙烯腈加入到88gDMF溶液中，攪拌轉速為500rpm，攪拌時間為10h，均勻混合，得到聚合物質量濃度為12%的聚丙烯腈溶液；(7)在室溫和相對濕度為50%的條件下，將聚丙烯腈溶液以I. 5mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接20kV電源進行靜電紡絲制備PAN納米纖維膜，鋁箔與噴絲頭之間的距離為20cm ；(8)在聚丙烯腈納米纖維膜外部均勻涂布納米纖維素晶體懸浮液，再復合一層聚丙烯腈納米纖維膜，然后再次均勻涂布納米纖維素晶體懸浮液，重復5次，最后在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為80°C，干燥時間為6h，得到納米纖維素晶體/聚丙烯腈納米纖維過濾膜(場發射掃描電鏡圖片如圖I所示)。實施例2(I)在室溫條件下,將3g黃麻纖維粉末浸泡于盛有IOOg質量分數為20%氫氧化鈉溶液攪拌爸中，攪拌轉速為300rpm,攪拌時間為300min,水洗至中性,在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為80°C，干燥時間為12h，得到堿處理的黃麻纖維粉末；(2)在60°C水浴溫度條件下，將堿處理的黃麻纖維粉末加入到盛有二甲基亞砜的攪拌釜中，黃麻纖維粉末與二甲基亞砜的固液質量比為I : 50，攪拌轉速為300rpm，攪拌時間為4h，過濾，用蒸餾水洗脫殘留的二甲基亞砜，在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為80°C，干燥時間為6h，得到預處理的黃麻纖維粉末；(3)在4 65°C水浴溫度條件下，將O. 5g預處理的纖維素纖維粉末加入到盛有O. 005gTEMP0、5g次氯酸鈉、O. 05g高氯酸鈉和95g蒸餾水的攪拌釜中，采用pH計實時監控，滴加質量分數為I %的冰乙酸調節PH值控制在4. 5 5，至pH值恒定后加入無水乙醇終止反應，得到黃麻纖維懸浮液；(4)將黃麻纖維懸浮液置于高速離心機中進行離心，離心速度為3000rpm，離心時間為lOmin，倒去上層清液，加蒸餾水后再次離心，倒去上層清液，重復3 5次，直至懸浮液的pH值至中性，得到黃麻纖維沉淀物；(5)取Ig黃麻纖維沉淀物加入到IOOg蒸餾水中，于20°C水浴中，經過磁力攪拌器以500rpm的速度攪拌72h，得到質量分數為O. 05%納米纖維素晶體懸浮液；(6)在60°C水浴條件下，將15g纖維素乙酸酯加入到85g含有56g丙酮和29g 二甲基乙酰胺的溶液中，攪拌轉速為1200rpm，攪拌時間為10h，均勻混合，得到聚合物質量濃度為15%的纖維素乙酸酯溶液；(7)在室溫和相對濕度為50%的條件下，將第六步得到的纖維素乙酸酯溶液以lmL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接30kV電源進行靜電紡絲制備纖維素乙酸酯納米纖維膜，銅網與噴絲頭之間的距離為15cm ；(8)在纖維素乙酸酯納米纖維膜經過2%氫氧化鈉溶液浸泡處理7天，水洗烘干得到水解改性纖維素乙酸酯納米纖維膜；
(9)在水解改性纖維素乙酸酯納米纖維膜外部均勻涂布納米纖維素晶體懸浮液， 液，重復4次，最后在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為70°C，干燥時間為10h，得到納米纖維素晶體/纖維素乙酸酯納米纖維過濾膜(場發射掃描電鏡圖片如圖2所示)。實施例3(I)在40°C水浴溫度條件下，將Ig的木漿纖維粉末浸泡于盛有200g質量分數為10%氫氧化鈉溶液攪拌爸中,攪拌轉速為200rpm,攪拌時間為IOOmin,水洗至中性,在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為70°C，干燥時間為10h，得到堿處理的木漿纖維粉末；(2)在50°C水浴溫度條件下，將堿處理的木漿纖維粉末加入到盛有二甲基亞砜的攪拌釜中，木漿纖維粉末與二甲基亞砜的固液質量比為I : 30，攪拌轉速為500rpm，攪拌時間為6h，過濾，用蒸餾水洗脫殘留的二甲基亞砜，在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為65°C，干燥時間為10h，得到預處理的木漿纖維粉末；(3)在4°C水浴溫度條件下，將Ig預處理的木漿纖維粉末加入到盛有O. 02gTEMP0、IOg次氯酸鈉、O. 2g溴化鈉和90g蒸餾水的攪拌釜中，采用pH計實時監控，滴加質量分數為I %的氫氧化鈉溶液調節PH值控制在10. 5 11，至pH值恒定后加入無水乙醇終止反應，得到木漿纖維懸浮液；(4)將木漿纖維懸浮液置于高速離心機中進行離心，離心速度為3000rpm，離心時間為20min，倒去上層清液，加蒸餾水后再次離心，倒去上層清液，重復5次，直至懸浮液的pH值至中性，得到木漿纖維沉淀物；(5)取Ig木漿纖維沉淀物加入到IOOg蒸餾水中，于4°C水浴中，經過輸出功率為300W的超聲勻質分散機以IOOOOrpm的攪拌速度進行分散處理lOmin，得到質量分數為0. 05%納米纖維素晶體懸浮液；(6)在60°C水浴條件下，將6g聚丙烯腈加入到94gDMF溶液中，攪拌轉速為lOOOrpm，攪拌時間為10h，均勻混合，得到聚合物質量濃度為6%的聚丙烯腈溶液；(7)在室溫和相對濕度為60%的條件下，將聚丙烯腈溶液以lmL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接IOkV電源進行靜電紡絲制備聚丙烯腈納米纖維膜，無紡布與噴絲頭之間的距離為15cm ；(8)在聚丙烯腈納米纖維膜外部均勻涂布納米纖維素晶體懸浮液，再復合一層聚丙烯腈納米纖維膜，然后再次均勻涂布納米纖維素晶體懸浮液，重復5次，最后在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為80°C，干燥時間為8h，即得到所制備的納米纖維素晶體/聚丙烯腈納米纖維過濾膜(場發射掃描電鏡圖片如圖3所示)。實施例4(I)在60°C水浴溫度條件下，將3g苧麻纖維粉末浸泡于盛有IOOg質量分數為15%氫氧化鈉溶液攪拌爸中,攪拌轉速為200rpm,攪拌時間為IOOmin,水洗至中性,在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60°C，干燥時間為8h，得到堿處理的苧麻纖維粉末；(2)在50°C水浴溫度條件下，將堿處理的苧麻纖維粉末加入到盛有二甲基亞砜的攪拌釜中，苧麻纖維粉末與二甲基亞砜的固液質量比為I : 40，攪拌轉速為500rpm，攪 拌時間為5h，過濾，用蒸餾水洗脫殘留的二甲基亞砜，在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60°C，干燥時間為12h，得到預處理的苧麻纖維粉末；(3)在60°C水浴溫度條件下，將Ig預處理的苧麻纖維粉末加入到盛有O. 001gTEMP0、5g次氯酸鈉、O. 02g高氯酸鈉和95g蒸餾水的攪拌釜中，采用pH計實時監控，滴加質量分數為I %的冰乙酸調節PH值控制在4. 5 5，至pH值恒定后加入無水乙醇終止反應，得到苧麻纖維素纖維懸浮液；(4)將苧麻纖維素纖維懸浮液置于高速離心機中進行離心，離心速度為5000rpm，離心時間為5min，倒去上層清液，加蒸餾水后再次離心，倒去上層清液，重復3 5次，直至懸浮液的PH值至中性，得到苧麻纖維素纖維沉淀物；(5)取Ig苧麻纖維素纖維沉淀物加入到IOOg蒸餾水中，于4°C冰水浴中，使用機械攪拌器以500rpm的速度攪拌72h，得到質量分數為O. 05%納米纖維素晶體懸浮液；(6)在80°C水浴條件下，將IOg聚乙烯醇加入到90g蒸餾水中，攪拌轉速為1200rpm，攪拌時間為10h，均勻混合，得到聚合物質量濃度為10%的聚乙烯醇溶液；(7)在室溫和相對濕度為50%的條件下，將聚乙烯醇溶液以lmL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接20kV電源進行靜電紡絲制備聚乙烯醇納米纖維膜，棉織物與噴絲頭之間的距離為35cm ；(8)將聚乙烯醇納米纖維膜于120°C熱處理60min后，得到疏水改性的聚乙烯醇納米纖維膜；(9)在疏水改性的聚乙烯醇納米纖維膜外部均勻涂布納米纖維素晶體懸浮液，再復合一層疏水改性的聚乙烯醇納米纖維膜，然后再次均勻涂布納米纖維素晶體懸浮液，重復3次，最后在真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60°C，干燥時間為12h，即得到所制備的納米纖維素晶體/聚乙烯醇納米纖維過濾膜(場發射掃描電鏡圖片如圖4所示)。
權利要求
1.一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，具體步驟如下 第一步在20 80°C水浴溫度條件下，將I 20重量份的纖維素纖維粉末浸泡于盛有50 200重量份的質量濃度為8 20%的氫氧化鈉溶液攪拌釜中，攪拌轉速為100 300rpm，攪拌時間為30 300min ;然后水洗至中性，再放入真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到堿處理的纖維素纖維粉末； 第二步在40 80°C水浴溫度條件下，將第一步得到的堿處理的纖維素纖維粉末加入到盛有二甲基亞砜的攪拌釜中，纖維素纖維粉末與二甲基亞砜的質量比為I : 20 50，攪拌轉速為100 500rpm,攪拌時間為I 6h ;然后過濾,用蒸懼水洗脫殘留的二甲基亞砜，再放入真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到預處理的纖維素纖維粉末； 第三步在4 65°C水浴溫度條件下，將第二步得到的預處理的纖維素纖維粉末加入到盛有TEMPO催化體系的攪拌釜中，調節pH值至恒定后加入無水乙醇終止反應，得到纖維素纖維懸浮液； 第四步將第三步得到的纖維素纖維懸浮液置于高速離心機中進行離心，離心速度為1000 5000rpm，離心時間為5 30min，倒去上層清液，重復加蒸餾水、離心、倒去上層清液3 5次，直至懸浮液的pH值至中性，得到纖維素纖維沉淀物； 第五步取I 10重量份第四步得到的纖維素纖維沉淀物加入到100 1000重量份蒸餾水中，于4 20°C水浴中，經過機械處理，得到質量濃度為0. 05%納米纖維素晶體懸浮液； 第六步在20 80°C水浴條件下，將2-50重量份的聚合物加入到溶劑中，攪拌轉速為500 1200rpm，攪拌時間為3 10h，均勻混合，得到聚合物質量濃度為5 35%的聚合物溶液； 第七步在室溫和相對濕度為30 70%的條件下，將第六步得到的聚合物溶液以0.3 4mL/h的流速輸入到靜電紡絲設備的噴絲頭上，同時將噴絲頭連接10 40kV電源進行靜電紡絲制備納米纖維膜，接收裝置與噴絲頭之間的距離為10 35cm ； 第八步在第七步所得的納米纖維膜外部均勻涂布第五步制備的納米纖維素晶體懸浮液，再復合一層第七步所得的納米纖維膜，重復以上步驟3 5次，放入真空烘箱中進行干燥，干燥溫度為60 80°C，干燥時間為6 12h，得到納米纖維素晶體/靜電紡納米纖維過濾膜。
2.根據權利要求I所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述第一步中的纖維素纖維為棉短絨、木漿纖維、麥桿纖維、稻草秸桿纖維、黃麻纖維、芒麻纖維、劍麻纖維、紅麻纖維、青麻纖維、大麻纖維、亞麻纖維、羅布麻纖維和槿麻纖維中的任意一種。
3.根據權利要求I所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述第三步中TEMPO催化體系為含有TEMPO、次氯酸鈉和溴化鈉的水溶液體系或含有TEMPO、次氯酸鈉和高氯酸鈉的水溶液體系。
4.根據權利要求3所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述的TEMPO催化體系為含有TEMPO、次氯酸鈉和溴化鈉的水溶液體系時，TEMPO的加入量是預處理的纖維重量的0. I 2%，次氯酸鈉的加入量是預處理的纖維素纖維重量的5 20倍，溴化鈉的加入量是預處理的纖維素纖維重量的I 20%，反應過程中體系的PH值用質量濃度為I %的氫氧化鈉溶液調節為10. 5 11。
5.根據權利要求3所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述的TEMPO催化體系為含有TEMPO、次氯酸鈉和高氯酸鈉的水溶液體系時，TEMPO的加入量是預處理的纖維重量的0. I 2%，次氯酸鈉的加入量是預處理的纖維素纖維重量的5 20倍，高氯酸鈉的加入量是預處理的纖維素纖維重量的20 120%，反應過程中體系的PH值為4. 5 5。
6.根據權利要求I所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述第五步中的機械處理的具體方法為使用輸出功率為300W的超聲勻質分散機以10000 13600rpm的攪拌速度進行分散處理I 30min ;或使用機械攪拌器或磁力攪拌器以300 500rpm的速度攪拌20 72h。
7.根據權利要求I所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述第六步中的聚合物為聚丙烯腈、聚砜、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、芳綸、纖維素乙酸酯、纖維素乙酸丁酸酯和聚偏氟乙烯中的任意一種。
8.根據權利要求7所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述第六步中的溶劑為蒸餾水、丙酮、乙醇、甲酸、六氟異丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜、三氯甲烷、二氯甲烷、苯、甲苯和二甲苯中的任意一種或幾種的混合物。
9.根據權利要求8所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述第六步中的聚合物為纖維素乙酸酯時，所述溶劑為丙酮/N，N-二甲基乙酰胺混合溶液，所述第七步中的納米纖維膜用2%氫氧化鈉溶液對納米纖維膜進行改性。
10.根據權利要求8所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述第六步中的聚合物為聚乙烯醇時，所述溶劑為蒸餾水，水浴溫度為80°C，所述第七步中的納米纖維膜用2%戊二醛/乙醇溶液對納米纖維膜進行交聯改性20min 2天或100 175°C熱處理10 120min。
11.根據權利要求I所述的一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，所述第七步中的接收裝置為鋁箔、銅網、織物或無紡布。
全文摘要
本發明提供了一種纖維素納米晶體/靜電紡納米纖維過濾膜的制備方法，其特征在于，具體步驟為將制備的直徑在3-10nm的纖維素納米晶體涂敷于靜電紡納米纖維膜表面，形成一種網絡結構，從而濾阻原水中的雜質，不僅能夠截留水中的固體懸浮物、膠體、細菌等，還能有效吸附水中的余氯及重金屬，從而達到凈化水質的目的。另外，采用多層復合的方式，纖維素納米晶體可使納米纖維膜的機械強度提高。因而所得過濾膜具有結構簡單、機械強度良好、過濾效果好、成本低等優點，在飲用水純化、紡織印染廢水處理、PVA漿料回收利用等領域都具有廣泛的應用前景。
文檔編號B01D69/12GK102806021SQ201210262889
公開日2012年12月5日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者丁彬, 曹新旺, 俞建勇 申請人:東華大學