[发明专利]一种细菌纤维素纳米纤维复合滤膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种细菌纤维素纳米纤维复合滤膜及其制备方法。所述制备方法为：将细菌纤维素膜机械解离并分散于不溶性溶剂中，通过加入分散剂形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；采用同步超声过滤方法将细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在多孔纤维基材表面形成湿态复合纤维膜；脱除湿态复合纤维膜中的残留溶剂获得未交联的复合纤维膜；采用交联剂对未交联的复合纤维膜进行交联稳定化处理获得表面具有完全覆盖的连续二维网状结构的细菌纤维素纳米纤维复合滤膜。所述复合滤膜的表面为细菌纤维素纳米纤维所形成的完全覆盖的连续二维网状结构。本发明同时兼具表面完全覆盖的连续二维网状结构和较高的孔隙率，可在高通量条件下实现对水体中杂质的高效过滤。

技术领域

本发明涉及一种水过滤膜及其制备方法，具体涉及一种细菌纤维素纳米纤维复合滤膜及其制备方法。

背景技术

随着全球工业化、城市化进程的不断加快，日趋严重的水污染问题对人们的生产、生活和身心健康造成了巨大的威胁。常用水处理方法主要有蒸馏法、反渗透法、吸附法、有机/无机化学法、过滤法。其中过滤法因具有低能耗、高效率且清洁环保等优势而表现出巨大的市场前景。现有商品化过滤膜主要为聚醚砜、聚偏氟乙烯、混合纤维素酯等相分离膜，但该类过滤膜存在孔隙率低、孔道连通性差的问题，导致其水通量较低，难以满足当前人们对高效高通量水过滤材料的迫切需求。

静电纺纤维膜材料因具有孔隙率高、孔道连通性好且原料来源广泛等优点，在水过滤领域表现出巨大的应用潜力，但该纤维膜由于存在孔径较大的问题导致其对水体中小粒径杂质的过滤效率较低。为进一步降低静电纺纤维膜孔径以提升其在水过滤领域的应用性能，研究人员进行了大量的研究工作。专利《一种壳聚糖纳米纤维基复合滤膜制备的新方法》(CN105536577A)公开了一种将壳聚糖静电喷涂到静电纺纤维表面后通过热压垂熔及交联处理得到小孔径复合滤膜的方法，但热压垂熔处理导致纤维熔融粘连，纤维膜的孔隙率和孔道连通性下降，难以实现高通量水过滤应用。另有专利《高通量高效率纳米纤维膜及其制备方法》(CN102481527A)、《一种多层复合超滤膜及其制备方法》(CN105032202A)以及《含竹浆纳米纤维素涂层的静电纺丝超滤膜的制备方法》(CN105214508A)，文献[Novelnanofibrous scaffolds for water filtration with bacteria and virus removalcapability[J].Journal of Electron Microscopy，2011，60(3)：201-209]和[Nanofibrous microfiltration membrane based on cellulose nanowhiskers[J].Biomacromolecules，2012，13，180-186]提出了利用氧化纤维素纳米晶在静电纺纤维膜表面进行涂层进而减小纤维膜孔径的方法，但由于氧化纤维素纳米晶长度多在1μm以下，直径在5～50nm，易发生团聚，难以在静电纺纤维表面形成连续的非织造结构，同时渗入到静电纺纤维膜内部的氧化纤维素纳米晶使得纤维膜的连通孔道被堵塞，纤维膜孔隙率降低。因此亟需一种可有效制备兼具完全覆盖的连续二维网状结构和高孔隙率的小孔径纤维水过滤膜的方法，以实现其对水体中杂质的高效高通量过滤。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种可用于高效高通量水过滤的细菌纤维素纳米纤维复合滤膜及其制备方法。

为了解决上述问题，本发明提供了一种细菌纤维素纳米纤维复合滤膜的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤1)：将细菌纤维素膜机械解离并分散于不溶性溶剂中，通过加入分散剂形成稳定的细菌纤维素纳米纤维悬浮液；

步骤2)：采用同步超声过滤方法将步骤1)制得的细菌纤维素纳米纤维悬浮液铺在多孔纤维基材表面形成湿态复合纤维膜；

步骤3)：脱除步骤2)制得的湿态复合纤维膜中的残留溶剂获得未交联的复合纤维膜；