本发明涉属于功能膜材料技术领域，尤其涉及一种碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜的制备方法。
背景技术
铀矿开采及铀分离加工过程中产生大量的含铀废水，其含量在mg/l量级，也是重要的铀资源。利用膜分离技术从含铀废水中分离提取铀既可减少环境放射性污染，又能有效回收宝贵的铀资源。壳聚糖是天然高分子聚合物，其分子结构中含有大量的氨基和羟基，可通过络合、离子交换等机理有效吸附重金属离子。壳聚糖分子中含有的氨基对铀酰离子有良好的亲合性，可与铀酰离子形成稳定的络合结构，并且壳聚糖具有生物相容性和生物可降解性，是理想的铀分离材料。另一方面，碳纳米管具有高比表积的良好的化学稳定性，并且含有丰富的吸附活性位，也可用作铀吸附分离材料，用于水体铀分离富集。壳聚糖基复合膜可制成平板膜或卷式膜组件，利用现有的膜分离单元实现含铀废水的有效处理。
但壳聚糖膜和碳纳米管用于处理含铀废水时，均存在一些问题：一是壳聚糖膜机械强度和渗透性较差；二是碳纳米管不能成膜，且分散在含铀废水中的碳纳米管很难回收。
技术实现要素：
本发明为了解决上述技术问题，目的在于提供一种碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜的制备方法，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜的制备方法，具体步骤如下：
（1）2.0g壳聚糖溶于100ml醋酸中，搅拌至完全溶解；再加入所需0.2~0.4g质量的碳纳米管及0.3g碳纤维；充分搅匀，制成粘稠的均匀混合液；
（2）取25ml上述混浮液加至圆形玻璃皿中，经70oc真空干燥脱水制成初膜；
（3）将所得初膜取下后转移至的50ml三聚磷酸钠溶液中浸泡24h,使膜充分交联，取出交联膜，经70oc真空干燥24h，得到三聚磷酸钠交联的壳聚糖/碳纳米管复合滤膜。
进一步的，通过调节壳聚糖/碳纳米管配比，重复上述步骤，可制成不同壳聚糖/碳纳米管组成的复合滤膜。
进一步的，步骤（1）中，醋酸的质量分数2%。
进一步的，步骤（1）中，按碳纳米管/壳聚糖质量比为10~20%的配比加入所需0.2~0.4g质量的碳纳米管及0.3g碳纤维；
进一步的，利用碳纤维增加复合膜强度，碳纤维和壳聚糖质量比为15%。
进一步的，步骤（2）中，圆形玻璃皿的直径为10cm。
进一步的，步骤（3）中，交联剂为三聚磷酸钠溶液，且三聚磷酸钠溶液浓度为1mol/l。
将上述制备好的复合滤膜平铺于抽滤漏斗底面上，在抽滤漏斗中加入1l含铀废水（u(vi)初始浓度50mg/l），利用微负压抽滤，实验结果表明，u(vi)去除率最高达99%。
有益效果：
1）本发明利用壳聚糖与碳纳米管混合，经三聚磷酸钠交联后制成复合滤膜，由此提高了壳聚糖基复合滤膜的机械强度、渗透性和使用性能；碳纳米管均匀分散在膜基质中，避免了碳纳米管团聚，壳聚糖基复合滤膜可制成膜组件，便于使用；
2）本发明加入碳纤维作为膜增强材料，并利用三聚磷酸钠交联可以提高壳聚糖基复合滤膜的耐酸性和化学稳定性，同时引入对铀具有良好亲合性的磷酸根基团，由此提高壳聚糖/碳纳米管复合滤膜机械强度和铀分离性能；
3）本发明制备的碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜有良好的机械强度和渗透性能，以及良好的化学稳定性，能从含铀废水中高效分离铀，可用于含铀废水处理。
附图说明
图1为本发明实施例中的碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜的扫锚电镜图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
一种碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜制备方法，具体步骤如下：
（1）2.0g壳聚糖（cs）溶于100ml醋酸（质量分数2%）中，搅拌至完全溶解；再按一定配比（碳纳米管/壳聚糖质量比10%）加入所需质量的碳纳米管（0.2g）及0.3g碳纤维（碳纤维/壳聚糖质量比15%），充分搅匀，制成粘稠的均匀混合液；
（2）取25ml上述混浮液加至圆形玻璃皿中（直径10cm），经70oc真空干燥脱水制成初膜；
（3）将所得初膜取下后转移至50ml三聚磷酸钠溶液（1mol/l）中浸泡24h,使膜充分交联，取出交联膜，经70oc真空干燥24h，得到三聚磷酸钠交联的壳聚糖/碳纳米管复合滤膜。
将上述制备好的复合滤膜平铺于抽滤漏斗底面上，在抽滤漏斗中加入1l含铀废水（u(vi)初始浓度30mg/l），利用微负压抽滤，实验结果表明，膜渗透通达8.2l/h.m2，u(vi)去除率达92%。
实施例2
一种碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜制备方法，具体步骤如下：
（1）2.0g壳聚糖（cs）溶于100ml醋酸（质量分数2%）中，搅拌至完全溶解；再按一定配比（碳纳米管/壳聚糖质量比15%）加入所需质量的碳纳米管（0.3g）及0.3g碳纤维（碳纤维/壳聚糖质量比15%），充分搅匀，制成粘稠的均匀混合液；
（2）取25ml上述混浮液加至圆形玻璃皿中（直径10cm），经70oc真空干燥脱水制成初膜；
（3）将所得初膜取下后转移至50ml三聚磷酸钠溶液（1mol/l）中浸泡24h,使膜充分交联，取出交联膜，经70oc真空干燥24h，得到三聚磷酸钠交联的壳聚糖/碳纳米管复合滤膜。
将上述制备好的复合滤膜平铺于抽滤漏斗底面上，在抽滤漏斗中加入1l含铀废水（u(vi)初始浓度30mg/l），利用微负压抽滤，实验结果表明，膜渗透通量最高达18.6l/h.m2，u(vi)去除率达99%。
实施例3
一种碳纤维增强三聚磷酸钠交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜制备方法，具体步骤如下：
（1）2.0g壳聚糖（cs）溶于100ml醋酸（质量分数2%）中，搅拌至完全溶解；再按一定配比（碳纳米管/壳聚糖质量比20%）加入所需质量的碳纳米管（0.4g）及0.3g碳纤维（碳纤维/壳聚糖质量比15%），充分搅匀，制成粘稠的均匀混合液；
（2）取25ml的上述混浮液加至圆形玻璃皿中（直径10cm），经70oc真空干燥脱水制成初膜；
（3）将所得初膜取下后转移至50ml三聚磷酸钠溶液（1mol/l）中浸泡24h,使膜充分交联，取出交联膜，经70oc真空干燥24h，得到三聚磷酸钠交联的壳聚糖/碳纳米管复合滤膜。
将上述制备好的复合滤膜平铺于抽滤漏斗底面上，在抽滤漏斗中加入1l含铀废水（u(vi)初始浓度30mg/l），利用微负压抽滤，实验结果表明，膜渗透通量达25.3l/h.m2，u(vi)去除率为86%。
上述实施例结果表明，随复合膜中碳纳米管用量增加，膜渗透速率加快，是由于膜孔隙率随碳纳米管用量增加而升高。但进一步增加碳纳米管用量，如碳纳米管/壳聚糖比达25%时，所制备的复合滤膜在干燥时易开裂，成膜效果不好，因此对其使用性能未作测试。
上述实施例结果表明，碳纳米管/壳聚糖质量比15%时，制备的碳纤维增强交联壳聚糖/碳纳米管复合滤膜铀去除率最高，且膜渗透性能也较好。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和主要优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。