[发明专利]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

说明书

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。利用碳纤维作为复合滤膜的增强材料，以改善复合滤膜强度和使用性能；利用三聚磷酸钠交联提高膜的化学稳定性，并引入对铀酰离子有良好亲合性的磷酸根基团，从而提高复合滤膜对废水中铀的分离效果；通过壳聚糖与碳纳米管共混，提高复合滤膜的机械强度和渗透性，并改善碳纳米管的分散性。本发明所制备的复合滤膜有良好的机械强度、以及良好的渗透性和化学稳定性，能有效去除和分离含铀废水中的铀，U(VI)去除率最高达99%。

技术领域

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。

发明内容

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）2.0 g壳聚糖溶于100 mL醋酸中，搅拌至完全溶解；再加入所需0.2~0.4 g质量的碳纳米管及0.3 g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70 ^oC真空干燥脱水制成初膜；

（3）将所得初膜取下后转移至的50 mL三聚磷酸钠溶液中浸泡24h, 使膜充分交联，取出交联膜，经70 ^oC真空干燥24 h，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0.2~0.4 g质量的碳纳米管及0.3 g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10 cm。

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50 mg /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：