本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種亞麻屑基羧甲基纖維素和氧化石墨烯復(fù)合膜的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，我國每年亞麻種植面積在70萬畝左右，最高時達到200多萬畝。全國亞麻種植區(qū)域主要分布在黑龍江、新疆和云南，黑龍江省種植面積最大，2013年，黑龍江省亞麻種植面積達到5萬畝。亞麻纖維加工過程中會產(chǎn)生大量的亞麻屑，亞麻屑是機械加工碾壓亞麻而縱向分離去纖維后所剩余的產(chǎn)物，其產(chǎn)量每年達上百萬噸。亞麻屑的纖維含量非常接近木材纖維的含量，因此亞麻屑具有很高的強度和模量，力學(xué)性能很好。亞麻屑主要用于制造麻屑板、造紙、培育菌菇以及用做木塑復(fù)合的增強材料，但利用率不高，多數(shù)仍然是當做農(nóng)業(yè)廢料被燃燒使用。因此尋找更有效、經(jīng)濟的亞麻屑利用途徑勢在必行。
羧甲基纖維素(CMC)是以纖維素為原料合成的纖維素醚類產(chǎn)品，有著良好的化學(xué)和物理性能，在食品、日用化工、紡織、印染涂料、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域用途廣泛。長久以來，羧甲基纖維素都是以棉短絨或脫脂棉為原料生產(chǎn)制成的，這使得CMC產(chǎn)品成本較高。因此，為了解決棉短絨原料成本高、來源不足等問題，近年來國內(nèi)外諸多研究者開始尋找新的原料來源，開展了利用稻草、秸稈、竹漿、地腳棉(廢棉)、豆腐渣、桑枝皮等生產(chǎn)CMC的研究，并得到了一定的成果。但是還沒有研究者利用亞麻加工廢料-亞麻屑生產(chǎn)CMC的研究報道。
氧化石墨烯(GO)是石墨烯功能化的衍生物，其結(jié)構(gòu)與石墨烯類似。就是在石墨烯的基面上含有環(huán)氧基團和羥基基團，在石墨烯的邊緣有羧基和羰基。這些親水性基團賦予了GO表面活性和潤濕性，相互之間的靜電斥力使得GO能夠穩(wěn)定分散在水或堿性溶液中。利用GO表面含有大量含氧官能團與同樣具有大量羥基的CMC進行結(jié)合，利用兩者的協(xié)同作用，可以提高復(fù)合產(chǎn)物的吸附性能，制備出優(yōu)異的吸附材料。CMC-GO復(fù)合膜用于染整廢水吸附的相關(guān)研究未見報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種亞麻屑基羧甲基纖維素和氧化石墨烯復(fù)合膜的制備方法，通過添加氧化石墨烯，獲得了吸附性能優(yōu)異的復(fù)合膜材料；使用亞麻廠廢料作為纖維素的來源，降低了生產(chǎn)成本，拓寬了亞麻屑的應(yīng)用范圍。
一種亞麻屑基羧甲基纖維素和氧化石墨烯復(fù)合膜的制備方法，包括如下步驟：
S1、稱取0.2g氧化石墨烯置于超聲波細胞破碎杯內(nèi)，加入50ml蒸餾水，在超聲波細胞破碎機中(900W/20kHz)超聲破碎3h，形成氧化石墨烯懸浮液(4mg/ml)；
S2、取2g羧甲基纖維素溶于100ml蒸餾水中，加入1ml甘油，恒溫水浴65℃下磁力攪拌30min后，形成均勻穩(wěn)定的質(zhì)量分數(shù)為2％羧甲基纖維素溶液；
S3、將所得的羧甲基纖維素溶液與氧化石墨烯懸浮液按照溶質(zhì)質(zhì)量比2∶1、4∶1、8∶1的比例混合，超聲分散10min后，再磁力攪拌60min形成混合溶液，記為CMC-GO(n∶1)(n＝2，4，8)；
S4、將所得混合溶液放入真空度為0.09MPa的真空脫泡機中脫氣30min；
S5、將步驟S4所得的混合液流延于培養(yǎng)皿內(nèi)，置于室溫下干燥48h，揭膜，得到羧甲基纖維素與氧化石墨烯質(zhì)量比分別為2∶1、4∶1、8∶1的復(fù)合膜。
其中，所述羧甲基纖維素通過以下步驟制備所得：
步驟一、利用粉碎機將亞麻屑粉碎后，依次過20目標準篩、40目標準篩，所得亞麻粉用蒸餾水洗滌后置于80℃的烘箱中24h，然后取20g亞麻粉放入體積比為2∶1的甲苯乙醇混合液中加熱煮沸20min以除去蠟狀物，再過濾、無水乙醇洗滌3次、干燥，得粉末A；
步驟二、取所得粉末A 20g，加入400ml濃度為2％的氫氧化鈉堿液，在恒溫100℃水浴中磁力攪拌1h，然后待溫度降至室溫后，過濾并用大量蒸餾水洗滌至中性，干燥后，得粉末B；
步驟三、取所得粉末B 20g，加入400ml混合堿液，在恒溫100℃水浴中磁力攪拌2h，然后待溫度降至室溫后，過濾并用大量蒸餾水洗滌至中性，干燥，得粉末C；
步驟四、取所得粉末C 20g，加入400ml濃度為0.8％的次氯酸鈉漂白液，在80℃恒溫水浴中漂白40min，然后待溫度降至室溫后，過濾并用大量蒸餾水洗滌，干燥，得亞麻屑基纖維素成品；
步驟五、在三口燒瓶中加入150ml質(zhì)量百分比為95％的乙醇溶液，稱取5g所得的亞麻屑基纖維素成品加入其中，在恒溫25℃的水浴中磁力攪拌30min；量取200ml質(zhì)量百分比為35％的氫氧化鈉溶液加入三口燒瓶中，在25℃溫度下攪拌60min；然后再加入11.5g的氯乙酸，升溫至60℃攪拌60min；反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，再用10％的冰乙酸中和調(diào)節(jié)pH值至中性，抽濾，濾渣用80％的乙醇洗滌3次、無水乙醇洗滌1次，然后將濾渣放入烘箱中烘干12h后取出，得到羧甲基纖維素。
其中，所述步驟一中甲苯乙醇混合液中的甲苯為100ml，乙醇為50ml。
其中，所述步驟三中混合堿液分別由質(zhì)量分數(shù)為0.4％的三聚磷酸鈉100ml、0.4％的硅酸鈉100ml和2％的氫氧化鈉200ml混合所得。
本發(fā)明具有以下有益效果：
通過添加氧化石墨烯，獲得了吸附性能優(yōu)異的復(fù)合膜材料；使用亞麻廠廢料作為纖維素的來源，降低了生產(chǎn)成本，拓寬了亞麻屑的應(yīng)用范圍。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
以下實施例和對比例中所使用的羧甲基纖維素通過以下步驟制備所得：
步驟一、利用粉碎機將亞麻屑粉碎后，依次過20目標準篩、40目標準篩，所得亞麻粉用蒸餾水洗滌后置于80℃的烘箱中24h，然后取20g亞麻粉放入體積比為2∶1的甲苯乙醇混合液中加熱煮沸20min以除去蠟狀物，再過濾、無水乙醇洗滌3次、干燥，得粉末A；
步驟二、取所得粉末A 20g，加入400ml濃度為2％的氫氧化鈉堿液，在恒溫100℃水浴中磁力攪拌1h，然后待溫度降至室溫后，過濾并用大量蒸餾水洗滌至中性，干燥后，得粉末B；其中，甲苯乙醇混合液中的甲苯為100ml，乙醇為50ml。
步驟三、取所得粉末B 20g，加入400ml混合堿液，混合堿液由0.4％的三聚磷酸鈉100ml、0.4％的硅酸鈉100ml和2％的氫氧化鈉200ml混合所得，在恒溫100℃水浴中磁力攪拌2h，然后待溫度降至室溫后，過濾并用大量蒸餾水洗滌至中性，干燥，得粉末C；
步驟四、取所得粉末C 20g，加入400ml濃度為0.8％的次氯酸鈉漂白液，在80℃恒溫水浴中漂白40min，然后待溫度降至室溫后，過濾并用大量蒸餾水洗滌，干燥，得亞麻屑基纖維素成品；
步驟五、在三口燒瓶中加入150ml質(zhì)量百分比為95％的乙醇溶液，稱取5g所得的亞麻屑基纖維素成品加入其中，在恒溫25℃的水浴中磁力攪拌30min；量取200ml質(zhì)量百分比為35％的氫氧化鈉溶液加入三口燒瓶中，在25℃溫度下攪拌60min；然后再加入11.5g的氯乙酸，升溫至60℃攪拌60min；反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，再用10％的冰乙酸中和調(diào)節(jié)pH值至中性，抽濾，濾渣用80％的乙醇洗滌3次、無水乙醇洗滌1次，然后將濾渣放入烘箱中烘干12h后取出，得到羧甲基纖維素。
實施例
S1、稱取0.2g氧化石墨烯置于超聲波細胞破碎杯內(nèi)，加入50ml蒸餾水，在超聲波細胞破碎機中(900W/20kHz)超聲破碎3h，形成氧化石墨烯懸浮液(4mg/ml)；
S2、取2g羧甲基纖維素溶于100ml蒸餾水中，加入1ml甘油，恒溫水浴65℃下磁力攪拌30min后，形成均勻穩(wěn)定的質(zhì)量分數(shù)為2％羧甲基纖維素溶液；
S3、將所得的羧甲基纖維素溶液與氧化石墨烯懸浮液按照溶質(zhì)質(zhì)量比2∶1、4∶1、8∶1的比例混合，超聲分散10min后，再磁力攪拌60min形成混合溶液，記為CMC-GO(n∶1)(n＝2，4，8)；
S4、將所得混合溶液放入真空度為0.09MPa的真空脫泡機中脫氣30min；
S5、將步驟S4所得的混合液流延于培養(yǎng)皿內(nèi)，置于室溫下干燥48h，揭膜，得到羧甲基纖維素與氧化石墨烯質(zhì)量比分別為2∶1、4∶1、8∶1的復(fù)合膜。使用上述同樣方法不加入氧化石墨烯制成的空白羧甲基纖維素膜作為對照組(CMC)。
對比例
S1、稱取0.2g氧化石墨烯置于超聲波細胞破碎杯內(nèi)，加入50ml蒸餾水，在超聲波細胞破碎機中(900W/20kHz)超聲破碎3h，形成氧化石墨烯懸浮液(4mg/ml)；
S2、取實驗室自制的均勻穩(wěn)定的質(zhì)量分數(shù)為2％的脫脂棉纖維素溶液；
S3、將S2纖維素溶液與氧化石墨烯懸浮液按照溶質(zhì)質(zhì)量比2∶1、4∶1、8∶1的比例混合，超聲分散10min后，再磁力攪拌60min形成混合溶液，記為CMC-GO(n∶1)(n＝2，4，8)；
S4、將所得混合溶液放入真空度為0.09MPa的真空脫泡機中脫氣30min；
S5、將步驟S4所得的混合液流延于培養(yǎng)皿內(nèi)，置于室溫下干燥48h，揭膜，得到脫脂棉纖維素與氧化石墨烯質(zhì)量比分別為2∶1、4∶1、8∶1的復(fù)合膜。使用上述同樣方法不加入氧化石墨烯制成的空白纖維素膜作為對照組(CC)。
實施例與對比例組復(fù)合膜對羅丹明B染料的飽和吸附量：
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。