超高强度再生纤维素纳滤膜制备及其对溶剂回收性能的研究

郑文秋; 马英翔; 杨晓刚; 王小宇; 程春祖; 张国炎; 许凤

郑文秋,马英翔,杨晓刚,王小宇,程春祖,张国炎,许凤.超高强度再生纤维素纳滤膜制备及其对溶剂回收性能的研究[J].中国造纸学报,2025,(2):78-87

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超高强度再生纤维素纳滤膜制备及其对溶剂回收性能的研究

Preparation of Super High-strength Regenerated Cellulose Nanofiltration Membrane and Its Solvent Recovery Performance

投稿时间：2024-04-03 修订日期：2024-05-03

DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2025.02.78

中文关键词: 再生纤维素纳滤膜离子液体回收超高强度界面聚合

Key Words:regenerated cellulose nanofiltration membrane ionic liquid recovery super high strength interfacial polymerization

基金项目:国家重点研发计划（2023YFD2201903）；国家自然科学基金面上项目（22178028）。

作者	单位	邮编
郑文秋^*	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100080	100080
马英翔	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100080	100080
杨晓刚	浙江理工大学纺织科学与工程学院（国际丝绸学院），浙江杭州，310018	310018
王小宇	浙江理工大学纺织科学与工程学院（国际丝绸学院），浙江杭州，310018	310018
程春祖	中国纺织科学研究院有限公司生物基纤维材料全国重点实验室，北京，100025	100025
张国炎	杭州诺邦无纺股份有限公司，浙江杭州，310000	310000
许凤^*	北京林业大学材料科学与技术学院，北京，100080 浙江理工大学纺织科学与工程学院（国际丝绸学院），浙江杭州，310018	310018

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中文摘要:

为解决传统纳滤膜机械强度低、不可降解等问题，首先通过相转化工艺得到作为支撑层的再生纤维素膜（RCMs），再利用界面聚合法，制备了一系列超高强度再生纤维素纳滤膜（RC-NFs），并用于离子液体（ILs）溶剂回收。通过优化反溶剂种类、分析RC-NFs的表面形貌、热稳定性、润湿性能和机械强度，并调控无水哌嗪（PIP）和1，3，5-均苯三甲酰氯（TMC）质量分数、聚合时间等界面聚合条件，评估了RC-NFs对ILs的回收性能。结果表明，RC-NFs具有亲水性和高热稳定性，拉伸强度（128 MPa）优异；随着PIP和TMC质量分数、聚合时间增加，RC-NFs的水通量均逐渐降低，ILs截留率总体上均有所增加。当PIP和TMC的质量分数分别为0.50%和0.30%、聚合时间为3 min时，制得RC-NF-6对ILs具有较好的回收性能，截留率可达26.18%，水通量为4.30 L/（h·m²）。

Abstract:

To address the issues of low mechanical strength and non-biodegradability in traditional nanofiltration membranes， regenerated cellulose membranes （RCMs） were first prepared via the phase inversion process to serve as the support layer. Subsequently， a series of super-strength regenerated cellulose nanofiltration membranes （RC-NFs） were fabricated using interfacial polymerization for the recovery of ionic liquids （ILs）. The recovery performance of RC-NFs for ILs was evaluated by optimizing the type of anti-solvent， analyzing the surface morphology， thermal stability， wettability， and mechanical strength of the RC-NFs， and adjusting interfacial polymerization conditions such as the mass fractions of piperazine （PIP） and 1，3，5-benzenetricarbonyl trichloride （TMC）， as well as the polymerization time. The results indicated that the RC-NFs possessed hydrophilicity， high thermal stability， and excellent tensile mechanical strength （128 MPa）. As the mass fractions of PIP and TMC， and the polymerization time increased， the water flux of RC-NFs gradually decreased， while the ILs rejection rate generally increased. Under the conditions of PIP mass fraction at 0.50%， TMC mass fraction at 0.30%， and polymerization time of 3 min， the prepared RC-NF-6 achieved a ILs rejection rate of 26.18% and a water flux of 4.30 L/（h·m²）， exhibiting an optimal recovery performance for ILs.

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