[发明专利]一种醋酸纤维素复合透析膜及其制备方法

说明书

本发明属于膜材料技术领域，具体涉及一种醋酸纤维素复合透析膜及其制备方法。所述醋酸纤维素复合透析膜的制备方法：以醋酸纤维素为原料，以ZIF‑67@GO为改性剂，采用浸没沉淀相转化法改性而得。本发明选用超声溶剂热法制备ZIF‑67@GO，利用ZIF‑67多孔结构、比表面积大等特点，对GO进行共混改性，改善其易于团聚的问题，增大氧化石墨烯的工作面积，有效提高醋酸纤维素透析膜的亲水性和水通量，同时增强复合膜的强度，所得的复合透析膜抗污染能力也得到提高。本发明提供的共混改性方法能够充分发挥GO的性能优势，且改性操作简单、成本低；所得改性复合透析膜具有良好的亲水性和抗污染能力、通量大、机械强度高，可以有效延长膜的使用寿命。

技术领域

本发明属于膜材料技术领域，具体涉及一种醋酸纤维素复合透析膜及其制备方法。

背景技术

醋酸纤维素是由纤维素与酸酐经过催化作用酯化制得的一种热塑性树脂，是当今市面上利用最为普遍的制膜原料，具有价格便宜、化学稳定、机械强度高、热稳定性好、制膜工艺简单且材料来源广泛、易得等优点。

但是，由于醋酸纤维素在相转化过程中的良好亲水性导致溶剂与凝固浴之间的扩散速度减慢，使所制得的透析膜皮层厚、孔径窄、孔隙率低，因而水通量很难满足实际应用的需要。因此，如何制备更高水通量的醋酸纤维素膜已成为当今膜领域的研究热点。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种醋酸纤维素复合透析膜的制备方法。

所述醋酸纤维素复合透析膜的制备方法，包括：以醋酸纤维素为原料，以ZIF-67@GO为改性剂，采用浸没沉淀相转化法改性而得。

本发明提供的共混改性方法能够充分发挥GO的性能优势，且改性操作简单、成本低；所得改性复合透析膜具有良好的亲水性和抗污染能力、通量大、机械强度高，可以有效延长膜的使用寿命。

根据本发明的一些实施例，所述ZIF-67@GO的尺寸形貌均匀，其中ZIF-67的粒径为200-250nm。研究发现，合适的粒径尺寸能够显著提高与GO的接触面积，进而改善其易于团聚的问题，增大氧化石墨烯的工作面积；同时可使ZIF-67@GO的热稳定性得到显著提高，初始热解温度相较于GO和ZIF-67均有明显提高。

根据本发明的一些实施例，所述ZIF-67@GO与所述醋酸纤维素的质量比为(0.05-0.5)：(12-15)；优选(0.05-0.3)：15。研究表明，在此比例条件下，所得复合透析膜的亲水性能和力学性能更好。

根据本发明的一些实施例，所述改性包括：

(1)将ZIF-67@GO分散于有机溶剂中，超声搅拌，获得分散均匀的悬浮液；

(2)将醋酸纤维素和致孔剂聚乙二醇400加入悬浮液中，超声搅拌，获得铸膜原液，静置脱泡24-48h，制备成膜；

(3)将所得膜浸泡于凝固浴中完成相转化，获得醋酸纤维素复合透析膜。

其中，步骤(1)中，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜。

其中，步骤(1)中，所述超声搅拌中：温度25-45℃，超声功率80-100Hz，搅拌速度400-600rpm/min，搅拌时间6-12h。

其中，步骤(2)中，所述ZIF-67@GO与所述聚乙二醇400的质量比为(0.05-0.5):(12-14)，优选(0.05-0.3):(12-14)，进一步优选(0.05-0.3):12。研究表明，在此比例下，所得复合透析膜不仅具有良好的截留率，而且还具有更高的水通量、尿素清除率等优点。

其中，步骤(2)中，所述醋酸纤维素与所述有机溶剂的质量体积比为(12-15):(70-78)，优选15:(70-73)。研究表明，在此比例下，所得复合透析膜具有的较优的机械强度(抗拉伸强度和断裂伸长率)优点。