以n-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法
【專利摘要】本發明涉及一種以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，所述的再生纖維素納濾膜包括再生纖維素中空纖維納濾膜和再生纖維素平板納濾膜，采用含5～15wt%水的NMMO與氯化鋰為混合溶劑直接溶解纖維素漿粕，然后采用浸沉凝膠相轉化法紡制成再生纖維素中空纖維納濾膜或者流延成再生纖維素平板納濾膜。使用氯化鋰為助溶劑，不僅提高纖維素的溶解效果，降低溶解時間；此外氯化鋰還可以作為鑄膜液體系中的致孔劑使用，調節納濾膜的孔結構以達到納濾膜的要求。本發明制備的再生纖維素納濾膜可以用于粘膠纖維生產過程中的壓榨廢液處理、造紙廠廢水處理、皮革廠廢水處理、含油廢水處理等。
【專利說明】國家已不鼓勵采用。銅氨法是用銅氨和銅I:大，且很難完全回收，加之污染嚴重，現主
制備再生纖維素是用溶劑匪10直接溶解產生，節能環保，以其為溶劑制備的再生纖由以匪10為溶劑制備超濾膜方面做了很多4要開展該方面的工作。
第、耐堿性能好、對膠體等有較高截留率的濾膜的方法。
案為:
隹納濾膜和再生纖維素平板納濾膜，采用含容解纖維素漿柏，然后采用浸沉凝膠相轉化這再生纖維素平板納濾膜。
&包括以下步驟: 所述的抗氧化劑為沒食子酸丙酯；
所述的芯液為5?10wt%的氯化鋰水溶液；
所述的氣體環境中氣體是空氣、氮氣、氬氣中的一種，氣隙溫度為22°C，濕度為30?90%RH ；
所述的凝固浴為水、含5?50wt%水的NMMO、5?10wt%氯化鋰水溶液中的一種，溫度為 10 ?50°C ；
所述的后處理液為10?50wt%的甘油水溶液。
[0008]本發明的再生纖維素納濾膜具有如下優點:1)本發明制膜工藝簡單、無污染、溶劑NMMO易回收，為綠色工藝。
[0009]2)本發明采用物理溶解法來制備再生纖維素納濾膜，與傳統的粘膠法和銅氨法相t匕，本發明的納濾膜耐堿性能好、對膠體等有較高截留率。
[0010]3)本發明通過在NMMO溶劑中添加少量的氯化鋰，氯化鋰首先溶解在NMMO中形成大陽離子和游離氯離子，纖維素分子鏈上的羥基先與氯離子形成氫鍵以打開其晶區的氫鍵網絡，再與大陽離子成鍵，通過電荷-電荷排斥作用和大體積效應增強溶劑向纖維素晶區的滲透，進而溶解纖維素，該方法不僅提高纖維素的溶解效果，降低溶解時間；此外，混合溶劑體系中的氯化鋰還可以作為鑄膜液體系中的致孔劑使用，調節納濾膜的孔結構以達到納濾膜的要求。
[0011]4)再生纖維素膜的基本原料——纖維素在自然界中儲量豐富，在環境中可生物降解，對環境無污染，充分利用這種自然資源發展膜工業具有重要意義。
[0012]5)本發明制備的再生纖維素納濾膜可以用于粘膠纖維生產過程中的壓榨廢液處理、造紙廠廢水處理、皮革廠廢水處理、含油廢水處理等。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]實施例1
在80°C下，將2g聚合度為1200，α -纖維素含量為98.5wt%的脫脂棉，0.25g氯化鋰、
0.025g沒食子酸丙酯和22.725g含15wt%水的NMMO溶劑混合，均勻攪拌使其溶解，大約需要1.5h，脫泡過濾后制得8被％的纖維素鑄膜液；在781:下將該鑄膜液在玻璃板上流延成平板膜，將此膜在22°C，80%RH的空氣中靜置IOS后放入10°C含50wt%水的NMMO中凝固5min ；水洗后浸泡在50wt%的甘油水溶液中3h，然后將該膜在室溫空氣中晾干即制得再生纖維素平板納濾膜。
[0015]實施例2
在100°C下，將30g聚合度為500，α -纖維素含量為98wt%的竹漿柏，7.5g氯化鋰、1.5g沒食子酸丙酯和Illg含5wt%水的NMMO溶劑混合，均勻攪拌使其溶解，大約需要3h，脫泡過濾后制得20wt%的纖維素鑄膜液；在78°C下將該鑄膜液和5wt%的氯化鋰水溶液經噴絲板共同擠出成管狀膜，將此膜經過20cm的22°C，60%RH的氬氣氣隙，再進入50°C含有10wt%水的NMMO溶劑中凝固成形；水洗后浸泡在10wt%的甘油水溶液中24h，然后將該膜在室溫空氣中晾干即制得再生纖維素中空纖維納濾膜。
[0016]實施例3 在90°C下，將30g聚合度為873，α-纖維素含量為99wt%的木漿柏，6g氯化鋰、I g沒食子酸丙酯和163g含10wt%水的NMMO溶劑混合，均勻攪拌使其溶解，大約需要2h，脫泡過濾后制得15wt%的纖維素鑄膜液；在78°C下將該鑄膜液和10wt%的氯化鋰水溶液經噴絲板共同擠出成管狀膜，將此膜經過5cm的22°C，30%RH的氮氣隙后放入30°C含有8wt%氯化鋰水溶液中凝固成形；水洗后浸泡在30wt%的甘油水溶液15h，然后將該膜在室溫空氣中晾干即制得再生纖維素中空纖維納濾膜。
【權利要求】
1.以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，其特征是，該方法包括以下步驟: 1)鑄膜液的配制:在80?100°C條件下，將重量百分比為8?20:74?90.9:1?5:0.1?I的纖維素漿柏、含5?15wt%水的NMMO、氯化鋰及抗氧化劑均勻混合，攪拌、溶解，脫泡過濾,制得8?20wt%的纖維素鑄膜液； 2)浸沉凝膠相轉化法紡制成膜:在78°C溫度下，將步驟I)制得的鑄膜液在玻璃板上流延成平板膜，或者將步驟I)制得的鑄膜液與芯液同時通過噴絲板擠出管狀膜；將制得的平板膜在一氣體環境下靜置10?120S后進入凝固浴中固化5?IOmin或將管狀膜經過5?20cm的氣體環境后進入凝固浴中固化，再用去離子水洗掉殘留溶劑； 3)將膜浸泡在后處理液中3?24h，然后室溫晾干即制得再生纖維素納濾膜。
2.根據權利要求1所述的以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，其特征是，步驟I)中所述的纖維素漿柏為脫脂棉、竹漿柏、木漿柏、蘆葦秸桿、麥草秸桿、稻草秸桿、甘蔗秸桿中的一種或兩種的混合物。
3.根據權利要求1所述的以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，其特征是，步驟I)中所述的纖維素漿柏聚合度為500?1200，α -纖維素含量> 98wt%。
4.根據權利要求1所述的以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，其特征是，步驟I)中所述的抗氧化劑為沒食子酸丙酯。
5.根據權利要求1所述的以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，其特征是，步驟2)中所述的芯液為5?10wt%的氯化鋰水溶液。
6.根據權利要求1所述的以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，其特征是，步驟2)中所述的氣體環境中氣體是空氣、氮氣、氬氣中的一種，氣隙溫度為22°C，濕度為 30 ?90%RH。
7.根據權利要求1所述的以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，其特征是，步驟2)中所述的凝固浴為水、含5?50wt%水的NMMO、5?10wt%氯化鋰水溶液中的一種，溫度為10?50°C。
8.根據權利要求1所述的以N-甲基嗎啉氧化物為溶劑制備再生纖維素納濾膜的方法，其特征是，步驟3)中所述的后處理液為10?50wt%甘油水溶液。
【文檔編號】B01D67/00GK103831021SQ201410041801
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月28日 優先權日:2014年1月28日
【發明者】劉必前, 汪前東, 何敏 申請人:中國科學院化學研究所