纳米纤维素/滤纸浆复合微滤膜的制备与性能

摘要

[目的]制备一种价格低廉、生产工艺简单、性能优良的纳米纤维素/滤纸浆复合微滤膜,研究不同复合膜定量、纳米纤维素添加量对复合微滤膜过滤性能和机械性能的影响,为纳米纤维素/滤纸浆复合微滤膜的工业化应用提供理论依据.[方法]采用成熟纸张生产工艺,将滤纸浆(FPP)和纳米纤维素(CNF)通过一步配抄法制备得到复合微滤膜.分别测试复合微滤膜中CNF留着率、纯水通量、面涂重质碳酸钙(GCC)截留率、机械性能并观察其微观形貌,分析CNF留着率、CNF添加量、复合膜定量对复合微滤膜纯水通量、GCC截留率和机械性能的影响.[结果]添加AlCl3可使CNF成功留着于复合微滤膜中,CNF(g)/AlCl3 (mmol)配比为3∶2时,CNF留着率达100％;随着CNF添加量及复合膜定量提高,复合微滤膜的纯水通量降低、GCC截留率增加;当CNF添加量为20％、复合膜定量为50 g·m-2时,复合微滤膜的GCC截留率最高达85.94％,纯水通量仅为1 814 L·m-2h-1;CNF留着可明显提高复合微滤膜的机械性能,复合微滤膜的抗张强度最高达2.619 kN·m-1,是纯滤纸浆膜的2倍;复合微滤膜微观形貌分析表明,CNF能够搭接在滤纸基材上,降低滤纸基材孔隙率.[结论]在CNF分散液中加入AlCl3,可实现CNF的截留并嵌入复合到滤纸浆中;复合膜定量越高、CNF添加量越大,复合微滤膜的纯水通量越小,对应的GCC截留率越高.当CNF添加量为20％时,复合微滤膜的GCC截留率最高达85.94％,纯水通量仅为1 814 L·m-2h-1;CNF强度较高,且能在滤纸基材中形成交联搭接,降低滤纸基材孔隙率,所有复合微滤膜的过滤性能和机械性能均优于纯滤纸浆膜.