一种壳聚糖超细纤维过滤材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸附材料领域，特别涉及一种能高效吸附印染废水中染料及金属离子
的壳聚糖超细纤维过滤材料。
背景技术
随着工业规模的不断扩大，工业废水的日均排放量逐步上升，对水体造成严重污
染。自然水体中金属及有机物浓度增加，降低了水体的自净能力，水质每况愈下，对人类的
健康构成了巨大威胁。印染行业废水排放量大，10%左右的染料在染整加工过程中损失，且
2%左右的染料直接随废水排放。印染废水悬浮颗粒及污染物主要来源于染整加工过程中添
加的染料及助剂，其含大量有机分子，具有色度大、浓度高、水质波动大和难生化降解等特
点，是一种难处理的工业废水。
壳聚糖（CTS）是甲壳素的一种衍生物，分子中含有带正电荷的碱性氨基多糖，对废
水中的酸性染料具有极佳的吸附效果。同时，CTS 具有资源丰富、无毒且无二次污染等优
点。海洋渔业的废弃物虾壳经过加工提炼可以生产 CTS ，在提高处理效率的同时，降低成
本。刘宝亮等通过 CTS/Ni-TiO 2 复合絮凝剂处理印染废水，发现在超声波频率为 50
kHz、pH 值为 6.0、絮凝剂用量为 0.1 g、处理时间为 1 h 和处理温度为40 ℃的条件下，
印染废水的脱色率超 95%。然而，天然 CTS 的价格昂贵，处理效果易受 pH 值影响，限制了
其在印染废水处理上的大规模应用，因此需对CTS 进行改性，制备出一种成本低，处理效果
好且受 pH 值影响小的改性壳聚糖。
发明内容
发明目的：本发明提供一种壳聚糖超细纤维过滤材料及其制备方法，该过滤材料
用作纺织印染企业废水处理，具有脱色率高，吸附性好，无环境二次污染绿色环保等优点，
制备方法过程简单。
技术方案：一种壳聚糖超细纤维过滤材料，所述过滤材料是壳聚糖改性超细涤纶/
超高分子量聚乙烯复合过滤材料，所述超细涤纶与超高分子量聚乙烯的重量百分比为9：1，
8：2或者7：3；所述过滤材料经过等离子刻蚀，10-90%改性壳聚糖整理，最终复合在聚四氟乙
烯管上制成过滤管。
一种根据所述的壳聚糖超细纤维过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、开松：分别对超细涤纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维进行 1 次和3次开松，按
配比重量将开松后超细涤纶与超高分子量聚乙烯进行混合，混合后再开松2 次；
步骤二、梳理：采用HR224 型梳理机进行梳理，梳理机工艺参数如下：喂入速度0.5-
0.8m/min，锡林900-1200m/min，上道夫15-20m/min，下道夫15-20m/min，上输网帘15-22m/
min，下输网帘20-24m/min；
步骤三、铺网：在梳理后面进行铺网，将步骤二中梳理出的薄网通过立式夹持帘往复摆
动，以交叉方式铺叠成网，复合滤料的克重为300-400g/m2；
步骤四、针刺加固：经过步骤三得到的纤网很蓬松，纤维相互间的缠结、抱合很少，将纤
维网进行2次针刺加固，针刺密度为80-120 刺/cm2，针刺频率250-300 刺/min，第一次植针
密度为3000枚/m，第二次植针密度为3500枚/m，针刺纤网的速度分别为1.9-2.5m/min；
步骤五、反应型壳聚糖废水絮凝剂的配制：取脱乙酰度80-90%的壳聚糖、酸性硅溶胶、
乙酸各2-3g加入100g水中，配成质量分数为2-3%的壳聚糖-乙酸溶液，取聚合物1-4g、加入
至壳聚糖-硅溶胶-乙酸溶液中搅拌120min，抽滤，100℃烘干2h 得到改性壳聚糖的固体粉
末，将改性壳聚糖的固体粉末与纳米TiO2按5:1的比例混匀备用；
步骤六、热轧：将改性壳聚糖-纳米TiO2复合整理剂均匀撒在复合滤料上，整理剂附着
滤料克重10-15g/m2，采用HBG611-29 热轧机对复合滤料进行热轧，热轧温度200-250℃，热
轧压力 0.8-1MPa，热轧速度2.0-4.0m/min得复合滤料；
步骤七、制成壳聚糖超细纤维过滤材料：将复合滤料按要求缠绕在聚四氟乙烯管镂空
管上，套上塑膜快速抽真空成型，得壳聚糖超细纤维过滤材料。
作为优化：所述步骤五中，加入的聚合物为聚合氯化铝、聚合氯化铁、聚合硫酸铜
其中一种或几种。
有益效果：本发明制备的过滤材料用作纺织印染企业废水处理，具有脱色率高，吸
附性好，无环境二次污染绿色环保等优点，制备方法过程简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述。
具体实施例一：
一种壳聚糖超细纤维过滤材料，所述过滤材料是壳聚糖改性超细涤纶/超高分子量聚
乙烯复合过滤材料，所述超细涤纶与超高分子量聚乙烯的重量百分比为9：1；所述过滤材料
经过等离子刻蚀，10%改性壳聚糖整理，最终复合在聚四氟乙烯管上制成过滤管。
一种根据所述的壳聚糖超细纤维过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、开松：分别对超细涤纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维进行 1 次和3次开松，按
配比重量将开松后超细涤纶与超高分子量聚乙烯进行混合，混合后再开松2 次。
步骤二、梳理：采用HR224 型梳理机进行梳理，梳理机工艺参数如下：喂入速度
0.5m/min，锡林900m/min，上道夫15m/min，下道夫15m/min，上输网帘15m/min，下输网帘
20m/min。
步骤三、铺网：在梳理后面进行铺网，将步骤二中梳理出的薄网通过立式夹持帘往
复摆动，以交叉方式铺叠成网，复合滤料的克重为300g/m2。
步骤四、针刺加固：经过步骤三得到的纤网很蓬松，纤维相互间的缠结、抱合很少，
将纤维网进行2次针刺加固，针刺密度为80 刺/cm2，针刺频率250刺/min，第一次植针密度
为3000枚/m，第二次植针密度为3500枚/m，针刺纤网的速度分别为1.9m/min。
步骤五、反应型壳聚糖废水絮凝剂的配制：取脱乙酰度80%的壳聚糖、酸性硅溶胶、
乙酸各2g加入100g水中，配成质量分数为2%的壳聚糖-乙酸溶液，取聚合物1g、加入至壳聚
糖-硅溶胶-乙酸溶液中搅拌120min，抽滤，100℃烘干2h 得到改性壳聚糖的固体粉末，将改
性壳聚糖的固体粉末与纳米TiO2按5:1的比例混匀备用；其中，所述聚合物为聚合氯化铝。
步骤六、热轧：将改性壳聚糖-纳米TiO2复合整理剂均匀撒在复合滤料上，整理剂
附着滤料克重10g/m2，采用HBG611-29 热轧机对复合滤料进行热轧，热轧温度200℃，热轧
压力 0.8MPa，热轧速度2.0m/min得复合滤料。
步骤七、制成壳聚糖超细纤维过滤材料：将复合滤料按要求缠绕在聚四氟乙烯管
镂空管上，套上塑膜快速抽真空成型，得壳聚糖超细纤维过滤材料。
具体实施例二：
一种壳聚糖超细纤维过滤材料，所述过滤材料是壳聚糖改性超细涤纶/超高分子量聚
乙烯复合过滤材料，所述超细涤纶与超高分子量聚乙烯的重量百分比为8：2；所述过滤材料
经过等离子刻蚀，90%改性壳聚糖整理，最终复合在聚四氟乙烯管上制成过滤管。
一种根据所述的壳聚糖超细纤维过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、开松：分别对超细涤纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维进行 1 次和3次开松，按
配比重量将开松后超细涤纶与超高分子量聚乙烯进行混合，混合后再开松2 次。
步骤二、梳理：采用HR224 型梳理机进行梳理，梳理机工艺参数如下：喂入速度
0.8m/min，锡林1200m/min，上道夫20m/min，下道夫20m/min，上输网帘22m/min，下输网帘
24m/min。
步骤三、铺网：在梳理后面进行铺网，将步骤二中梳理出的薄网通过立式夹持帘往
复摆动，以交叉方式铺叠成网，复合滤料的克重为400g/m2。
步骤四、针刺加固：经过步骤三得到的纤网很蓬松，纤维相互间的缠结、抱合很少，
将纤维网进行2次针刺加固，针刺密度为120 刺/cm2，针刺频率300 刺/min，第一次植针密
度为3000枚/m，第二次植针密度为3500枚/m，针刺纤网的速度分别为2.5m/min。
步骤五、反应型壳聚糖废水絮凝剂的配制：取脱乙酰度90%的壳聚糖、酸性硅溶胶、
乙酸各3g加入100g水中，配成质量分数为3%的壳聚糖-乙酸溶液，取聚合物4g、加入至壳聚
糖-硅溶胶-乙酸溶液中搅拌120min，抽滤，100℃烘干2h 得到改性壳聚糖的固体粉末，将改
性壳聚糖的固体粉末与纳米TiO2按5:1的比例混匀备用；其中，所述聚合物为聚合氯化铁。
步骤六、热轧：将改性壳聚糖-纳米TiO2复合整理剂均匀撒在复合滤料上，整理剂
附着滤料克重15g/m2，采用HBG611-29 热轧机对复合滤料进行热轧，热轧温度250℃，热轧
压力1MPa，热轧速度4.0m/min得复合滤料。
步骤七、制成壳聚糖超细纤维过滤材料：将复合滤料按要求缠绕在聚四氟乙烯管
镂空管上，套上塑膜快速抽真空成型，得壳聚糖超细纤维过滤材料。
具体实施例三：
一种壳聚糖超细纤维过滤材料，所述过滤材料是壳聚糖改性超细涤纶/超高分子量聚
乙烯复合过滤材料，所述超细涤纶与超高分子量聚乙烯的重量百分比为7：3；所述过滤材料
经过等离子刻蚀，60%改性壳聚糖整理，最终复合在聚四氟乙烯管上制成过滤管。
一种根据所述的壳聚糖超细纤维过滤材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、开松：分别对超细涤纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维进行 1 次和3次开松，按
配比重量将开松后超细涤纶与超高分子量聚乙烯进行混合，混合后再开松2 次。
步骤二、梳理：采用HR224 型梳理机进行梳理，梳理机工艺参数如下：喂入速度
0.7m/min，锡林1100m/min，上道夫17m/min，下道夫18m/min，上输网帘19m/min，下输网帘
22m/min。
步骤三、铺网：在梳理后面进行铺网，将步骤二中梳理出的薄网通过立式夹持帘往
复摆动，以交叉方式铺叠成网，复合滤料的克重为370g/m2。
步骤四、针刺加固：经过步骤三得到的纤网很蓬松，纤维相互间的缠结、抱合很少，
将纤维网进行2次针刺加固，针刺密度为100 刺/cm2，针刺频率270 刺/min，第一次植针密
度为3000枚/m，第二次植针密度为3500枚/m，针刺纤网的速度分别为2.3m/min。
步骤五、反应型壳聚糖废水絮凝剂的配制：取脱乙酰度85%的壳聚糖、酸性硅溶胶、
乙酸各2.5g加入100g水中，配成质量分数为2.6%的壳聚糖-乙酸溶液，取聚合物3g、加入至
壳聚糖-硅溶胶-乙酸溶液中搅拌120min，抽滤，100℃烘干2h 得到改性壳聚糖的固体粉末，
将改性壳聚糖的固体粉末与纳米TiO2按5:1的比例混匀备用；其中，所述聚合物为聚合硫酸
铜。
步骤六、热轧：将改性壳聚糖-纳米TiO2复合整理剂均匀撒在复合滤料上，整理剂
附着滤料克重13g/m2，采用HBG611-29 热轧机对复合滤料进行热轧，热轧温度210℃，热轧
压力 0.9MPa，热轧速度3.0m/min得复合滤料。
步骤七、制成壳聚糖超细纤维过滤材料：将复合滤料按要求缠绕在聚四氟乙烯管
镂空管上，套上塑膜快速抽真空成型，得壳聚糖超细纤维过滤材料。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种
形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技
术方案，均落在本发明的保护范围之内。