[发明专利]一种壳聚糖/氯化锂混合膜及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合膜及其制备方法和应用，尤其涉及一种壳聚糖/氯化锂混合膜的制备方法以及空气除湿中的应用。

背景技术

适宜的湿度控制已经逐渐成为日常生活、特定环境、农业生产、工业生产、桥梁建造等领域内普遍存在的问题。在日常生活中，空气湿度需要控制在一定范围之内，相对湿度过高或过低都会造成人体感官不适甚至会对人体健康造成损害；博物馆、游泳馆和人防工程等特殊的环境内过高会对场所内珍贵的绘画、雕塑、文件以及机械设备等造成损耗；在中国南方地区，高温高湿的7-9月份会导致大型温室停产，而冬季高湿度会抑制植物生长和诱发害虫病；在半导体、精密仪器、计量仪器、电子等工业生产过程中需要对湿度进行严格控制；虽然有很多方式对悬索桥主缆钢丝腐蚀现象进行延迟，但是惟一被证明可以完全防止悬索桥主缆钢丝腐蚀的办法是使进入整个主缆的空气为干燥的空气。

近年来，对除湿重要性的认识越来越深入，尤其是在环境保护、能源节约等方面的要求逐渐受到人们的重视，而同时传统的除湿方式的缺点日益凸显，除湿技术的改善和革新成为了不可避免的趋势。与上述的除湿方式相比，膜法除湿作为一种新兴的除湿方式，是其明显的工艺、耗能、经济等方面的优势使得这种除湿技术具有很大的发展潜力，膜法气体除湿已经应用于单体气、天然气和废气等体系中。

壳聚糖不仅是一种来源十分丰富的天然高分子，拥有良好的成膜性，同时具有许多良好的物理化学性质：生物降解性、较好的亲水性、足够的热稳定性。研究者表明壳聚糖膜对一些气体成分例如氮气、氧气等具有较低的渗透性，同时壳聚糖具有大量的氨基和羟基亲水性活性基团，可以通过氢键对水分子进行有效地分离，受限制壳聚糖本身亲水性集团，壳聚糖膜通过膜法除湿的技术应用于含有水蒸气的空气除湿的效果不够理想。因此，需对壳聚糖膜进行改性，将壳聚糖直接化学修饰或者与其它的具有良好性质的化合物共混形成多功能混合膜，使之能够在保持较好的分离系数、较稳定的热稳定性等性质的同时，可以有效地提高膜的除湿性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决传统除湿方式进行空气除湿的形式存在的局限性和缺陷。本发明提供一种壳聚糖/氯化锂混合膜及其制备方法和在空气除湿中的应用，以弥补传统方式的不足和缺陷，满足生产、生活等方面的需要。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述壳聚糖/氯化锂混合膜，主要包括壳聚糖和氯化锂两种成分，壳聚糖和氯化锂溶解于1%(v/v)乙酸溶液，形成混合铸膜溶液并制备成致密膜结构；所述的壳聚糖和氯化锂的质量比例为20∶1～5∶2。

 作为优选，所述的壳聚糖和氯化锂的质量比例为5∶1～5∶2。

本发明所述壳聚糖/氯化锂混合膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）称量脱乙酰度不小于90％的壳聚糖和一定质量的氯化锂，加入到1%(v/v)的乙酸水溶液中，配成质量浓度为2％的壳聚糖乙酸溶液，在室温下进行匀速搅拌，得完全溶解的壳聚糖/氯化锂混合铸膜溶液；

（2）对已经完全溶解的壳聚糖/氯化锂混合铸膜溶液进行抽滤，除去溶液中仍然残留的微小不溶物；

 （3）对除杂后的壳聚糖/氯化锂混合铸膜溶液进行除气泡，最终确保壳聚糖/氯化锂混合铸膜溶液在负的一个大气压下为无气泡的形态；

（4）将经上述步骤制得的壳聚糖混合铸膜溶液在铸膜板上流延成为厚薄均匀的形态并在真空干燥箱中烘干并真空干燥至恒重。将制备成的壳聚糖/氯化锂混合膜保存在干燥器中防止吸水，备用。

对于上述制备的壳聚糖/氯化锂混合膜的除湿性能的变化，本发明人做了详细的研究。采用膜法除湿技术，使用氮气和水蒸气的混合气流用于模拟不同湿度的空气，将上述制备的壳聚糖/氯化锂混合膜作为有效分离膜，对含有水蒸气的氮气的水蒸气渗透性进行了详细的测量，包括如下步骤：

（1）将经上述步骤制得的壳聚糖/氯化锂混合膜放入到用于膜法除湿的膜组件中，并保证混合膜在膜组件中的具有良好的密闭性；

（2） 将含有水蒸气的空气匀速的通入到膜组件的进气侧，同时在渗透侧，将干燥后的空气作为除湿用的吹扫气并打开渗透侧的真空泵；

（3）通过使用湿度感应器测量对膜组件的进气侧的空气的湿度和温度进行记录，同时在渗透侧，记录下使用的真空泵的温度和压强变化；

（4）运行系统一段时间，膜组件的出气侧的湿度感应器中的示数已经稳定，记录下稳定后的出气侧空气的湿度和温度；