一种壳聚糖纳滤膜的制备和改性方法技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖纳滤膜的制备和改性方法，步骤为：步骤一：将CS完全溶于乙酸溶液中，静置脱泡，利用真空辅助将CS负载在PAN膜表面，常温干燥，然后用TMC有机相溶液进行交联，得到CS

【技术实现步骤摘要】
一种壳聚糖纳滤膜的制备和改性方法


[0001]本专利技术属于膜分离
，涉及一种壳聚糖(CS)纳滤膜的制备和改性方法用来高效分离放射性核废水中的核素。

技术介绍

[0002]目前全球能源需求急速增加，核能作为一种可持续发展能源，已成为能源开发的重点发展对象。我国作为世界核电大国，放射性废水的排放日益严重。在释放的各种核元素中，由于具有高伽马辐射，长半衰期(分别为30.2年，28.79年和5.27年)和高溶解度的特点，
137
Cs，
90
Sr和
60
Co被认为是最重要的元素。放射性核素可以在人体内的逐渐积累，从而导致贫血、骨癌、白血病、代谢紊乱甚至死亡等。放射性废水依据放射性强度可分为高、中、低水平放射性废水(LLRW)。将放射性废水与人们生活环境之间长期隔离，使放射性废水自然衰变，此方法适用于各种程度的放射性废水，但放射性废水一旦出现泄漏，将会造成严重的环境危害。因此，需要对放射性废水采取有效的处理技术。到目前为止，已经开发了各种物理、化学、生物和组合的方法来净化放射性废水。其中，膜分离由于具有操作条件温和，装置简单，低能耗，出水水质好，浓缩倍数高，去污系数大，运行稳定可靠等优点，被认为是一种理想的方法。随着制膜技术的不断发展，近年来各种新型膜在放射性废水的处理中发挥了重要的作用。
[0003]Hyung
‑
JuKim等在室温(298K)下使用商业聚合物膜进行核素分离。结果显示NF270的水通量为11.2Lm
‑2h
‑1bar
‑1，Sr
2+
、Cs
+
和Co
2+
的截留率可以达到83％、78％和64％，XLE
‑
2540对这三种的截留率可以达到99％、98％和96％，但是通量只有5.4Lm
‑2h
‑1bar
‑1。
[0004]ZhangXue等研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对超滤过程中金属盐截留率的影响。在处理LLRW的超滤期间，随着CTAB的添加浓度从0mg/L增加至50mg/L，Sr
2+
、Co
2+
和Ag
+
的截留率从24
‑
33％增加至92
‑
97％，当CTAB的添加浓度从0mg/L增加至400mg/L，Cs
+
截留率从23％增加至54％。
[0005]LuYawei等通过改进的溶胶
‑
凝胶工艺制备了掺杂二氧化钛的二氧化锆(TDZ)纳滤(NF)膜。当TDZNF膜在pH值为6
‑
8左右的溶液中，膜表面几乎不带电，只能实现约20％的离子截留率，当在pH值为3的溶液中，膜表面带正电，Co
2+
、Sr
2+
和Cs
+
的截留率可以达到99.6％、99.2％和75.5％。
[0006]以上研究说明现有膜技术用来处理模拟放射性核废水主要有两方面问题，一是膜的通量较小，运行时需创造高压条件；二是需要与其他工艺进行结合才能得到较高的处理效率，操作复杂，不适合大规模商业化运用。
[0007]壳聚糖(CS)是甲壳素进行脱乙酰化形成的产物，广泛存在于虾、蟹菌类等的细胞壁之中，在自然界中的储量非常丰富，也可从工农业废弃物中提取得到，并且无毒、无污染、生物降解，其应用前景十分广阔。

技术实现思路

[0008](一)专利技术目的
[0009]本专利技术的目的是：针对现有技术中膜的通量较小、需要与其他工艺进行结合，操作复杂，因此提出一种壳聚糖(CS)纳滤膜的制备和改性方法，用来高效分离放射性核废水中的核素。
[0010](二)技术方案
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种壳聚糖纳滤膜的制备和改性方法，包括以下步骤：
[0012]步骤一：CS
‑
TMC纳滤膜的制备
[0013]将CS完全溶于乙酸溶液中，静置脱泡，利用真空辅助将CS负载在聚丙烯腈(PAN)膜表面，常温干燥，然后用均苯三甲酰氯(TMC)有机相溶液进行交联，得到CS
‑
TMC纳滤膜；
[0014]步骤二：膜表面改性处理
[0015]将步骤一制备的CS
‑
TMC纳滤膜放入聚乙烯亚胺(PEI)水溶液中浸泡设定的时间，取出后用去离子水冲洗；
[0016]步骤三：固化处理
[0017]将步骤二制备的具有阳离子层的纳滤膜放入烘箱固化干燥处理，得到CS
‑
PEI复合纳滤膜；
[0018]步骤四：将烘干后的膜取出放入去离子水中浸泡，以供后续使用。
[0019]其中，步骤一中，将表面干燥的膜浸泡在质量百分比浓度为0.1％的均苯三甲酰氯有机相溶液中交联3
‑
30min。
[0020]其中，步骤一中，CS的用量为0.005mg
‑
0.1mg。
[0021]其中，步骤二中，PEI水溶液的浓度为1％。
[0022]其中，步骤二中，在PEI溶液中的浸泡时间为1
‑
45min。
[0023]其中，步骤三中，固化温度为60℃，固化时间为5min。
[0024](三)有益效果
[0025]上述技术方案所提供的壳聚糖纳滤膜的制备和改性方法，通过界面聚合和表面接枝在PAN基膜上制得带正电的CS
‑
PEI复合纳滤膜，此方法得到的膜在保持对放射性核废水中的金属离子高分离性能的同时，也具有很高的通量；CS
‑
PEI复合纳滤膜在放射性废水处理或污水处理领域应用有十分重要的现实意义。
附图说明
[0026]图1是本专利技术壳聚糖(CS)纳滤膜的制备和改性方法用来高效处理放射性核废水中核素的原理示意图；
[0027]图2是本专利技术CS
‑
PEI复合纳滤膜的分离性能实验过程示意图；
[0028]图3是0.05mgCS与TMC交联不同时间的分离性能变化图；
[0029]图4是不同量的CS与TMC交联15min的分离性能变化图；
[0030]图5是实施例1
‑
7制备的CS
‑
PEI复合膜分离性能变化图。
[0031]注：图3至图5中，右上角由上至下的标识，分别对应图示中每组对比数据从左到右的结果。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0033]本实施例首先通过两个过程来确定壳聚糖纳滤膜的制备和改性方法中界面聚合时间和界面聚合时壳聚糖的用量，从而得到最佳的CS
‑
TMC纳滤膜制造条件，之后再确定CS
‑
TMC纳滤膜在PEI水溶液中改性的时间。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖纳滤膜的制备和改性方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：CS
‑
TMC纳滤膜的制备将CS完全溶于乙酸溶液中，静置脱泡，利用真空辅助将CS负载在PAN膜表面，常温干燥，然后用TMC有机相溶液进行交联，得到CS
‑
TMC纳滤膜；步骤二：膜表面改性处理将步骤一制备的CS
‑
TMC纳滤膜放入PEI水溶液中浸泡设定的时间，取出后用去离子水冲洗；步骤三：固化处理将步骤二制备的具有阳离子层的纳滤膜放入烘箱固化干燥处理，得到CS
‑
TMC
‑
PEI复合纳滤膜,简写为CS
‑
PEI复合纳滤膜；步骤四：将烘干后的复合纳滤膜取出放入去离子水中浸泡，以供后续使用。2.如权利要求1所述的壳聚糖纳滤膜的制备和改性方法，其特征在于，步骤一中，将表面干燥的膜浸泡在质量百分比浓度为0.1％的TMC有机相溶液中交联3
‑
30min。3.如权利要求2所述的壳聚糖纳滤膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，李军，李健，李战国，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院防化研究院，
类型：发明
国别省市：