专利名称：一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，属于纳米功能材料技术领域。
背景技术：
过滤是实现固液分离的有效手段，其主要目的是去除水中的悬浮颗粒物。静电纺丝技术制备的聚合物膜材料具有孔径小、孔隙率高(可达80%，甚至更高)、孔的连通性好、膜表面粗糙度高及低克重等优点，因而与传统的过滤膜相比，静电纺纳米纤维膜应用于液体过滤有两大突出优势其一是过滤效率高，电纺纤维膜与常 规纤维过滤膜相比，过滤效率可提高70% ;其二是水通量大。有研究表明，静电纺纤维膜可实现对尺寸在纤维平均直径三倍以上的颗粒的有效过滤。专利CN1562441A公开了一种夹心式纳米/亚微米电纺丝基过滤材料的制备方法，只能对尺寸在几百纳米到数微米之间颗粒进行90%以上有效过滤，而无法实现对直径200nm以下粒子的有效拦截。专利CN1421267A公开了一种采用甲壳素涂层聚合物平铺膜的过滤材料，由于使用的原料为甲壳素，原材料来源相对狭窄。相比之下，纤维素纳米晶体(CelluloseNanowhiskers)是一种从天然纤维素纤维中分离出来的直径在I IOOnm之间的具有颗粒状、棒状(针状)或丝状结构的纳米材料。因具有可再生、高强度、高弹性模量、高比表面积、低成本、可生物降解、纳米级精细尺度等优点而受到了尤为广泛的关注。如何以简单的工艺，制备具有良好均匀尺寸结构且能够实现对尺寸在200nm以下颗粒有效过滤的纤维过滤膜，是目前纤维过滤材料制备技术中亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单方便且能有效过滤的纤维过滤膜的制备方法。为了达到上述目的，本发明提供了一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下第一步在20 80°C水浴温度条件下，将I 20重量份的纤维素纤维粉末浸泡于盛有50 200重量份的质量浓度为8 20%的氢氧化钠溶液搅拌釜中，搅拌转速为100 300rpm，搅拌时间为30 300min ;然后水洗至中性，再放入真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60 80°C，干燥时间为6 12h，得到碱处理的纤维素纤维粉末；第二步在40 80°C水浴温度条件下，将第一步得到的碱处理的纤维素纤维粉末加入到盛有二甲基亚砜的搅拌釜中，纤维素纤维粉末与二甲基亚砜的质量比为I : 20 50,搅拌转速为100 500rpm,搅拌时间为I 6h ;然后过滤,用蒸懼水洗脱残留的二甲基亚砜，再放入真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60 80°C，干燥时间为6 12h，得到预处理的纤维素纤维粉末；第三步在4 65°C水浴温度条件下，将第二步得到的预处理的纤维素纤维粉末加入到盛有TEMPO (2，2,6,6-四甲基哌啶-I-氧自由基)催化体系的搅拌釜中，调节pH值至恒定后加入无水乙醇终止反应，得到纤维素纤维悬浮液；第四步将第三步得到的纤维素纤维悬浮液置于高速离心机中进行离心，离心速度为1000 5000rpm，离心时间为5 30min，倒去上层清液，重复加蒸馏水、离心、倒去上层清液3 5次，直至悬浮液的pH值至中性，得到纤维素纤维沉淀物；第五步取I 10重量份第四步得到的纤维素纤维沉淀物加入到100 1000重量份蒸馏水中，于4 20°C水浴中，经过机械处理，得到质量浓度为O. 05%纳米纤维素晶体悬浮液；第六步在20 80°C水浴条件下，将2-50重量份的聚合物加入到溶剂中，搅拌转速为500 1200rpm，搅拌时间为3 10h，均匀混合，得到聚合物质量浓度为5 35%的聚合物溶液；第七步在室温和相对湿度为30 70%的条件下，将第六步得到的聚合物溶液以 O. 3 4mL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接10 40kV电源进行静电纺丝制备纳米纤维膜，接收装置与喷丝头之间的距离为10 35cm ；第八步在第七步所得的纳米纤维膜外部均匀涂布第五步制备的纳米纤维素晶体悬浮液，再复合一层第七步所得的纳米纤维膜，重复以上步骤3 5次，放入真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60 80°C，干燥时间为6 12h，得到纳米纤维素晶体/静电纺纳米纤维过滤膜。优选地，所述第一步中的纤维素纤维为棉短绒、木浆纤维、麦杆纤维、稻草秸杆纤维、黄麻纤维、芒麻纤维、剑麻纤维、红麻纤维、青麻纤维、大麻纤维、亚麻纤维、罗布麻纤维和槿麻纤维中的任意一种。优选地，所述第三步中TEMPO (2，2，6，6-四甲基哌啶-I-氧自由基)催化体系为含有TEMPO、次氯酸钠和溴化钠的水溶液体系或含有TEMPO、次氯酸钠和高氯酸钠的水溶液体
系O更优选地，所述的TEMPO催化体系为含有TEMPO、次氯酸钠和溴化钠的水溶液体系时，TEMPO的加入量是预处理的纤维重量的0. I 2%，次氯酸钠的加入量是预处理的纤维素纤维重量的5 20倍，溴化钠的加入量是预处理的纤维素纤维重量的I 20%，反应过程中体系的pH值用质量浓度为1%的氢氧化钠溶液调节为10. 5 11。更优选地，所述的TEMPO催化体系为含有TEMPO、次氯酸钠和高氯酸钠的水溶液体系时，TEMPO的加入量是预处理的纤维重量的0. I 2%，次氯酸钠的加入量是预处理的纤维素纤维重量的5 20倍，高氯酸钠的加入量是预处理的纤维素纤维重量的20 120%，反应过程中体系的pH值为4. 5 5。优选地，所述第五步中的机械处理的具体方法为使用输出功率为300W的超声匀质分散机以10000 13600rpm的搅拌速度进行分散处理I 30min ;或使用机械搅拌器或磁力搅拌器以300 500rpm的速度搅拌20 72h。优选地，所述第六步中的聚合物为聚丙烯腈(PAN)、聚砜(PSF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙酸乙烯酯(PVAC)、芳纶、纤维素乙酸酯(CA)、纤维素乙酸丁酸酯(CAB)和聚偏氟乙烯(PVDF)中的任意一种。更优选地，所述第六步中的溶剂为蒸馏水、丙酮、乙醇、甲酸、六氟异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、三氯甲烷、二氯甲烷、苯、甲苯和二甲苯中的任意一种或几种的混合物。更优选地，所述第六步中的聚合物为纤维素乙酸酯时，所述溶剂为丙酮/N，N-二甲基乙酰胺混合溶液，所述第七步中的纳米纤维膜用2%氢氧化钠溶液对纳米纤维膜进行改性。更优选地，所述第六步中的聚合物为聚乙烯醇时，所述溶剂为蒸馏水，水浴温度为80°C，所述第七步中的纳米纤维膜用2%戊二醛/乙醇溶液对纳米纤维膜进行交联改性20min 2天或100 175°C热处理10 120min。优选地，所述第七步中的接收装置为铝箔、铜网、织物或无纺布。与现有技术相比，本发明的优点如下(I)本发明提供的一种纳米纤维过滤膜，是在聚丙烯腈纳米纤维膜外部均匀刮涂 纳米纤维素晶体所构成，纳米纤维素晶体在聚丙烯腈纳米纤维膜表层形成一种网络结构。通过纳米纤维素晶体滤阻原水中的杂质，不仅能够截留水中的固体悬浮物、胶体、细菌等，还能有效吸附水中的余氯及重金属，从而达到净化水质的目的。(2)本发明结构精简，突破了以往必须通过精密复杂的设备方能滤除较细分子杂质的瓶颈。该膜具有结构简单、过滤效果好、成本低等优点，并复合使用者的实际需求。(3)本发明所用原料价格低廉，来源广泛，具备实际应用的潜力。(4)本发明制备工艺简单，操作简便，不需要特殊加工设备。
图I为实施例I制备的纳米纤维素晶体/静电纺丝膜过滤材料场发射扫描电镜图；图2为实施例2制备的纳米纤维素晶体/静电纺丝膜过滤材料场发射扫描电镜图；图3为实施例3制备的纳米纤维素晶体/静电纺丝膜过滤材料场发射扫描电镜图；图4为实施例4制备的纳米纤维素晶体/静电纺丝膜过滤材料场发射扫描电镜图。
具体实施例方式为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。实施例1-4中采用的纤维素纤维可以在江苏紫荆花纺织科技股份有限公司购买到；所有试剂均可以在上海晶纯试剂有限公司购买到；pH计为上海精科雷磁仪器厂生产的PHS-3C型；数显型超声匀质分散机为德国IKA公司生产的T25型；高压电源为天津东文高压电源厂生产的DW-P303-1A⑶8型。将实施例1-4制得的纳米纤维过滤膜扫描电镜进行分析，场发射扫描电镜为日本Hitachi公司生产的S-4800型。实施例I(I)在80°C水浴温度条件下，将Ig棉短绒浸泡于盛有50g质量分数为10%氢氧化钠溶液搅拌爸中，搅拌转速为IOOrpm,搅拌时间为30min,水洗至中性,在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60°C，干燥时间为12h，得到碱处理的棉纤维；(2)在80°C水浴温度条件下，将碱处理的棉纤维加入到盛有二甲基亚砜的搅拌釜中，棉纤维与二甲基亚砜的固液质量比为I : 20,搅拌转速为IOOrpm,搅拌时间为6h,过滤，用蒸馏水洗脱残留的二甲基亚砜，在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为80°C，干燥时间为12h，得到预处理的棉纤维；(3)在4°C水浴温度条件下，将Ig预处理的棉纤维加入到盛有O. 001gTEMP0、20g次氯酸钠、O. Olg溴化钠和78g蒸馏水的搅拌釜中，采用pH计实时监控，滴加质量分数为I %的氢氧化钠溶液调节PH值控制在10. 5 11，至pH值恒定后加入无水乙醇终止反应，得到棉纤维悬浮液；(4)将棉纤维悬浮液置于高速离心机中进行离心，离心速度为5000rpm，离心时间 为5min，倒去上层清液，加蒸馏水后再次离心，倒去上层清液，重复5次，直至悬浮液的pH值至中性,得到棉纤维沉淀物；(5)取Ig棉纤维沉淀物加入到IOOg蒸馏水中，于4°C水浴中，经过输出功率为300W的超声匀质分散机以13600rpm的搅拌速度进行分散处理5min，得到质量分数为O. 05%纳米纤维素晶体悬浮液；(6)在60°C水浴条件下，将12g聚丙烯腈加入到88gDMF溶液中，搅拌转速为500rpm，搅拌时间为10h，均匀混合，得到聚合物质量浓度为12%的聚丙烯腈溶液；(7)在室温和相对湿度为50%的条件下，将聚丙烯腈溶液以I. 5mL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接20kV电源进行静电纺丝制备PAN纳米纤维膜，铝箔与喷丝头之间的距离为20cm ；(8)在聚丙烯腈纳米纤维膜外部均匀涂布纳米纤维素晶体悬浮液，再复合一层聚丙烯腈纳米纤维膜，然后再次均匀涂布纳米纤维素晶体悬浮液，重复5次，最后在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为80°C，干燥时间为6h，得到纳米纤维素晶体/聚丙烯腈纳米纤维过滤膜(场发射扫描电镜图片如图I所示)。实施例2(I)在室温条件下,将3g黄麻纤维粉末浸泡于盛有IOOg质量分数为20%氢氧化钠溶液搅拌爸中，搅拌转速为300rpm,搅拌时间为300min,水洗至中性,在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为80°C，干燥时间为12h，得到碱处理的黄麻纤维粉末；(2)在60°C水浴温度条件下，将碱处理的黄麻纤维粉末加入到盛有二甲基亚砜的搅拌釜中，黄麻纤维粉末与二甲基亚砜的固液质量比为I : 50，搅拌转速为300rpm，搅拌时间为4h，过滤，用蒸馏水洗脱残留的二甲基亚砜，在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为80°C，干燥时间为6h，得到预处理的黄麻纤维粉末；(3)在4 65°C水浴温度条件下，将O. 5g预处理的纤维素纤维粉末加入到盛有O. 005gTEMP0、5g次氯酸钠、O. 05g高氯酸钠和95g蒸馏水的搅拌釜中，采用pH计实时监控，滴加质量分数为I %的冰乙酸调节PH值控制在4. 5 5，至pH值恒定后加入无水乙醇终止反应，得到黄麻纤维悬浮液；(4)将黄麻纤维悬浮液置于高速离心机中进行离心，离心速度为3000rpm，离心时间为lOmin，倒去上层清液，加蒸馏水后再次离心，倒去上层清液，重复3 5次，直至悬浮液的pH值至中性，得到黄麻纤维沉淀物；(5)取Ig黄麻纤维沉淀物加入到IOOg蒸馏水中，于20°C水浴中，经过磁力搅拌器以500rpm的速度搅拌72h，得到质量分数为O. 05%纳米纤维素晶体悬浮液；(6)在60°C水浴条件下，将15g纤维素乙酸酯加入到85g含有56g丙酮和29g 二甲基乙酰胺的溶液中，搅拌转速为1200rpm，搅拌时间为10h，均匀混合，得到聚合物质量浓度为15%的纤维素乙酸酯溶液；(7)在室温和相对湿度为50%的条件下，将第六步得到的纤维素乙酸酯溶液以lmL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接30kV电源进行静电纺丝制备纤维素乙酸酯纳米纤维膜，铜网与喷丝头之间的距离为15cm ；(8)在纤维素乙酸酯纳米纤维膜经过2%氢氧化钠溶液浸泡处理7天，水洗烘干得到水解改性纤维素乙酸酯纳米纤维膜；
(9)在水解改性纤维素乙酸酯纳米纤维膜外部均匀涂布纳米纤维素晶体悬浮液， 液，重复4次，最后在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为70°C，干燥时间为10h，得到纳米纤维素晶体/纤维素乙酸酯纳米纤维过滤膜(场发射扫描电镜图片如图2所示)。实施例3(I)在40°C水浴温度条件下，将Ig的木浆纤维粉末浸泡于盛有200g质量分数为10%氢氧化钠溶液搅拌爸中,搅拌转速为200rpm,搅拌时间为IOOmin,水洗至中性,在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为70°C，干燥时间为10h，得到碱处理的木浆纤维粉末；(2)在50°C水浴温度条件下，将碱处理的木浆纤维粉末加入到盛有二甲基亚砜的搅拌釜中，木浆纤维粉末与二甲基亚砜的固液质量比为I : 30，搅拌转速为500rpm，搅拌时间为6h，过滤，用蒸馏水洗脱残留的二甲基亚砜，在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为65°C，干燥时间为10h，得到预处理的木浆纤维粉末；(3)在4°C水浴温度条件下，将Ig预处理的木浆纤维粉末加入到盛有O. 02gTEMP0、IOg次氯酸钠、O. 2g溴化钠和90g蒸馏水的搅拌釜中，采用pH计实时监控，滴加质量分数为I %的氢氧化钠溶液调节PH值控制在10. 5 11，至pH值恒定后加入无水乙醇终止反应，得到木浆纤维悬浮液；(4)将木浆纤维悬浮液置于高速离心机中进行离心，离心速度为3000rpm，离心时间为20min，倒去上层清液，加蒸馏水后再次离心，倒去上层清液，重复5次，直至悬浮液的pH值至中性，得到木浆纤维沉淀物；(5)取Ig木浆纤维沉淀物加入到IOOg蒸馏水中，于4°C水浴中，经过输出功率为300W的超声匀质分散机以IOOOOrpm的搅拌速度进行分散处理lOmin，得到质量分数为0. 05%纳米纤维素晶体悬浮液；(6)在60°C水浴条件下，将6g聚丙烯腈加入到94gDMF溶液中，搅拌转速为lOOOrpm，搅拌时间为10h，均匀混合，得到聚合物质量浓度为6%的聚丙烯腈溶液；(7)在室温和相对湿度为60%的条件下，将聚丙烯腈溶液以lmL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接IOkV电源进行静电纺丝制备聚丙烯腈纳米纤维膜，无纺布与喷丝头之间的距离为15cm ；(8)在聚丙烯腈纳米纤维膜外部均匀涂布纳米纤维素晶体悬浮液，再复合一层聚丙烯腈纳米纤维膜，然后再次均匀涂布纳米纤维素晶体悬浮液，重复5次，最后在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为80°C，干燥时间为8h，即得到所制备的纳米纤维素晶体/聚丙烯腈纳米纤维过滤膜(场发射扫描电镜图片如图3所示)。实施例4(I)在60°C水浴温度条件下，将3g苎麻纤维粉末浸泡于盛有IOOg质量分数为15%氢氧化钠溶液搅拌爸中,搅拌转速为200rpm,搅拌时间为IOOmin,水洗至中性,在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60°C，干燥时间为8h，得到碱处理的苎麻纤维粉末；(2)在50°C水浴温度条件下，将碱处理的苎麻纤维粉末加入到盛有二甲基亚砜的搅拌釜中，苎麻纤维粉末与二甲基亚砜的固液质量比为I : 40，搅拌转速为500rpm，搅 拌时间为5h，过滤，用蒸馏水洗脱残留的二甲基亚砜，在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60°C，干燥时间为12h，得到预处理的苎麻纤维粉末；(3)在60°C水浴温度条件下，将Ig预处理的苎麻纤维粉末加入到盛有O. 001gTEMP0、5g次氯酸钠、O. 02g高氯酸钠和95g蒸馏水的搅拌釜中，采用pH计实时监控，滴加质量分数为I %的冰乙酸调节PH值控制在4. 5 5，至pH值恒定后加入无水乙醇终止反应，得到苎麻纤维素纤维悬浮液；(4)将苎麻纤维素纤维悬浮液置于高速离心机中进行离心，离心速度为5000rpm，离心时间为5min，倒去上层清液，加蒸馏水后再次离心，倒去上层清液，重复3 5次，直至悬浮液的PH值至中性，得到苎麻纤维素纤维沉淀物；(5)取Ig苎麻纤维素纤维沉淀物加入到IOOg蒸馏水中，于4°C冰水浴中，使用机械搅拌器以500rpm的速度搅拌72h，得到质量分数为O. 05%纳米纤维素晶体悬浮液；(6)在80°C水浴条件下，将IOg聚乙烯醇加入到90g蒸馏水中，搅拌转速为1200rpm，搅拌时间为10h，均匀混合，得到聚合物质量浓度为10%的聚乙烯醇溶液；(7)在室温和相对湿度为50%的条件下，将聚乙烯醇溶液以lmL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接20kV电源进行静电纺丝制备聚乙烯醇纳米纤维膜，棉织物与喷丝头之间的距离为35cm ；(8)将聚乙烯醇纳米纤维膜于120°C热处理60min后，得到疏水改性的聚乙烯醇纳米纤维膜；(9)在疏水改性的聚乙烯醇纳米纤维膜外部均匀涂布纳米纤维素晶体悬浮液，再复合一层疏水改性的聚乙烯醇纳米纤维膜，然后再次均匀涂布纳米纤维素晶体悬浮液，重复3次，最后在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60°C，干燥时间为12h，即得到所制备的纳米纤维素晶体/聚乙烯醇纳米纤维过滤膜(场发射扫描电镜图片如图4所示)。
权利要求
1.一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下 第一步在20 80°C水浴温度条件下，将I 20重量份的纤维素纤维粉末浸泡于盛有50 200重量份的质量浓度为8 20%的氢氧化钠溶液搅拌釜中，搅拌转速为100 300rpm，搅拌时间为30 300min ;然后水洗至中性，再放入真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60 80°C，干燥时间为6 12h，得到碱处理的纤维素纤维粉末； 第二步在40 80°C水浴温度条件下，将第一步得到的碱处理的纤维素纤维粉末加入到盛有二甲基亚砜的搅拌釜中，纤维素纤维粉末与二甲基亚砜的质量比为I : 20 50，搅拌转速为100 500rpm,搅拌时间为I 6h ;然后过滤,用蒸懼水洗脱残留的二甲基亚砜，再放入真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60 80°C，干燥时间为6 12h，得到预处理的纤维素纤维粉末； 第三步在4 65°C水浴温度条件下，将第二步得到的预处理的纤维素纤维粉末加入到盛有TEMPO催化体系的搅拌釜中，调节pH值至恒定后加入无水乙醇终止反应，得到纤维素纤维悬浮液； 第四步将第三步得到的纤维素纤维悬浮液置于高速离心机中进行离心，离心速度为1000 5000rpm，离心时间为5 30min，倒去上层清液，重复加蒸馏水、离心、倒去上层清液3 5次，直至悬浮液的pH值至中性，得到纤维素纤维沉淀物； 第五步取I 10重量份第四步得到的纤维素纤维沉淀物加入到100 1000重量份蒸馏水中，于4 20°C水浴中，经过机械处理，得到质量浓度为0. 05%纳米纤维素晶体悬浮液； 第六步在20 80°C水浴条件下，将2-50重量份的聚合物加入到溶剂中，搅拌转速为500 1200rpm，搅拌时间为3 10h，均匀混合，得到聚合物质量浓度为5 35%的聚合物溶液； 第七步在室温和相对湿度为30 70%的条件下，将第六步得到的聚合物溶液以0.3 4mL/h的流速输入到静电纺丝设备的喷丝头上，同时将喷丝头连接10 40kV电源进行静电纺丝制备纳米纤维膜，接收装置与喷丝头之间的距离为10 35cm ； 第八步在第七步所得的纳米纤维膜外部均匀涂布第五步制备的纳米纤维素晶体悬浮液，再复合一层第七步所得的纳米纤维膜，重复以上步骤3 5次，放入真空烘箱中进行干燥，干燥温度为60 80°C，干燥时间为6 12h，得到纳米纤维素晶体/静电纺纳米纤维过滤膜。
2.根据权利要求I所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第一步中的纤维素纤维为棉短绒、木浆纤维、麦杆纤维、稻草秸杆纤维、黄麻纤维、芒麻纤维、剑麻纤维、红麻纤维、青麻纤维、大麻纤维、亚麻纤维、罗布麻纤维和槿麻纤维中的任意一种。
3.根据权利要求I所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第三步中TEMPO催化体系为含有TEMPO、次氯酸钠和溴化钠的水溶液体系或含有TEMPO、次氯酸钠和高氯酸钠的水溶液体系。
4.根据权利要求3所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述的TEMPO催化体系为含有TEMPO、次氯酸钠和溴化钠的水溶液体系时，TEMPO的加入量是预处理的纤维重量的0. I 2%，次氯酸钠的加入量是预处理的纤维素纤维重量的5 20倍，溴化钠的加入量是预处理的纤维素纤维重量的I 20%，反应过程中体系的PH值用质量浓度为I %的氢氧化钠溶液调节为10. 5 11。
5.根据权利要求3所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述的TEMPO催化体系为含有TEMPO、次氯酸钠和高氯酸钠的水溶液体系时，TEMPO的加入量是预处理的纤维重量的0. I 2%，次氯酸钠的加入量是预处理的纤维素纤维重量的5 20倍，高氯酸钠的加入量是预处理的纤维素纤维重量的20 120%，反应过程中体系的PH值为4. 5 5。
6.根据权利要求I所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第五步中的机械处理的具体方法为使用输出功率为300W的超声匀质分散机以10000 13600rpm的搅拌速度进行分散处理I 30min ;或使用机械搅拌器或磁力搅拌器以300 500rpm的速度搅拌20 72h。
7.根据权利要求I所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第六步中的聚合物为聚丙烯腈、聚砜、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、芳纶、纤维素乙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯和聚偏氟乙烯中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第六步中的溶剂为蒸馏水、丙酮、乙醇、甲酸、六氟异丙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N- 二甲基甲酰胺、N，N- 二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜、三氯甲烷、二氯甲烷、苯、甲苯和二甲苯中的任意一种或几种的混合物。
9.根据权利要求8所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第六步中的聚合物为纤维素乙酸酯时，所述溶剂为丙酮/N，N-二甲基乙酰胺混合溶液，所述第七步中的纳米纤维膜用2%氢氧化钠溶液对纳米纤维膜进行改性。
10.根据权利要求8所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第六步中的聚合物为聚乙烯醇时，所述溶剂为蒸馏水，水浴温度为80°C，所述第七步中的纳米纤维膜用2%戊二醛/乙醇溶液对纳米纤维膜进行交联改性20min 2天或100 175°C热处理10 120min。
11.根据权利要求I所述的一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，所述第七步中的接收装置为铝箔、铜网、织物或无纺布。
全文摘要
本发明提供了一种纤维素纳米晶体/静电纺纳米纤维过滤膜的制备方法，其特征在于，具体步骤为将制备的直径在3-10nm的纤维素纳米晶体涂敷于静电纺纳米纤维膜表面，形成一种网络结构，从而滤阻原水中的杂质，不仅能够截留水中的固体悬浮物、胶体、细菌等，还能有效吸附水中的余氯及重金属，从而达到净化水质的目的。另外，采用多层复合的方式，纤维素纳米晶体可使纳米纤维膜的机械强度提高。因而所得过滤膜具有结构简单、机械强度良好、过滤效果好、成本低等优点，在饮用水纯化、纺织印染废水处理、PVA浆料回收利用等领域都具有广泛的应用前景。
文档编号B01D69/12GK102806021SQ201210262889
公开日2012年12月5日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者丁彬, 曹新旺, 俞建勇 申请人:东华大学