[發明專利]一種重金屬離子吸附載體及其制備方法

無效

• 申請號: 201010231172.1
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN101898126A
• 公開（公告）日: 2010-12-01
• 發明（設計）人: 丁彬;林金友;俞建勇;孫剛
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01J20/28
• 分類號: B01J20/28;B01J20/06;B01J20/30
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

技術領域

本發明涉及一種重金屬離子吸附載體及其制備方法，屬于紡織新材料應用領域。

背景技術

隨著工業的迅速發展，工業生產過程中排放的廢棄物，日益危害著人們的生活健康，尤其是工業和礦山廢水廢渣的大量排放。這些廢棄物中含有重金屬，造成了地表水體的嚴重污染。重金屬一旦進入環境，不能被生物降解，可長期潛伏在環境中并隨著食物鏈進入人體，在人體內蓄積，造成各種疾病和功能紊亂，危害人體的健康。

現有很多方法，例如沉淀法、電浮選法、反滲透法等，以及離子交換樹脂法等都可以用來去除工業廢水和礦山廢水的重金屬離子，但成本過高。利用包括農業廢棄物在內的生物材料作為重金屬離子的吸附材料成為研究的重點，這種吸附材料不但經濟實惠，而且效果顯著。近年來，國內外很多科研工作者對農副產品或農業廢棄物進行一定的改性，研制出一些不同的吸附劑。所有的這些材料中都是由于包含有一些特殊的官能團，這些官能團的存在強化了上述改性材料對重金屬的吸附。但這些材料具有吸附效率低的缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有較高吸附效率的重金屬離子吸附載體及其制備方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種重金屬離子吸附載體，其特征在于，由無機納米多孔二氧化鈦纖維膜組成。

本發明還提供了上述重金屬離子吸附載體的制備方法，其特征在于，具體步驟為：

第一步、將疏水性聚合物溶解于溶劑中，添加二氧化鈦納米顆粒或可溶性鈦鹽，攪拌形成均一溶液；

第二步、將第一步得到的溶液在室溫下進行靜電紡絲，將靜電紡絲所制備的纖維直接沉積到接收材料上得到纖維膜；

第三步、將第二步得到的纖維膜在1-10MPa壓力、90-120℃下，時間為20-60分鐘熱壓處理，隨后進行400-500℃煅燒，除去纖維中的有機成分得到無機納米多孔二氧化鈦纖維膜，用作重金屬離子吸附載體。

所述第一步中的疏水性聚合物優選為乙基纖維素、醋酸纖維素酯、聚丙烯腈、聚苯乙烯、玉米醇溶蛋白、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚己內酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸丁二醇-共-對苯二甲酸丁二醇酯、聚羥基戊酸酯或聚酰胺。

所述第一步中的溶劑優選為N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，四氫呋喃，二氯甲烷，二氯乙烷，三氯甲烷，一氯甲烷，丙酮，甲酸，甲苯，環己烷以及六氟異丙醇中的一種或兩種混合物。

所述第一步中的二氧化鈦納米顆粒的粒徑為10-100納米。

所述第一步中的可溶性鈦鹽為四異丙氧基鈦。

納米材料尤其是尺度在100納米以下，屬于原子簇和宏觀物體交界的過度狀態，具有一系列的新異的物理化學特性，使其在許多領域得到廣泛應用。無機納米多孔二氧化鈦纖維膜，是由直徑在100-500納米范圍內的無機納米多孔二氧化鈦纖維隨機堆砌而成的無紡布，纖維本身擁有1-100納米的孔道及微小纖維組成，使得纖維具有比普通實心纖維高幾個數量級的比表面積。由于納米材料的尺寸效應，使得二氧化鈦纖維材料表面原子周圍缺少相鄰的原子，具有不飽和性，易與其它原子相結合而趨于穩定，因而具有較高的化學活性。由于其表面原子能夠與金屬離子以靜電作用等方式相結，因此二氧化鈦纖維對一些金屬離子具有很強的吸附能力，并且在較短的時間內即可達到吸附平衡；同時，由于其比表面積非常大，因而無機納米多孔二氧化鈦纖維具有比一般的吸附材料更大的吸附容量。

本發明的優點是：對重金屬離子具有較好的吸附效果。

具體實施方式

下面結合實施例來具體說明本發明。

實施例1

第一步，將聚醋酸乙烯酯(Mn?500000)溶解于二甲基甲酰胺中，配制成濃度為11.5％的溶液(以質量百分數計算)；然后將1克異丙氧基鈦和0.5克乙酸添加到5克預先配制好的聚醋酸乙烯酯溶液中，攪拌形成均一溶液。

第二步，將第一步制備好的溶液在室溫下進行靜電紡絲，所采用的紡絲條件為電壓為17千伏，纖維接收距離為16厘米，溶液注射速度為1.5毫升/小時，靜電紡絲所制備的纖維直接沉積到銅網上得到纖維膜。

第三步，將第二步制備好的纖維膜加熱到120℃，并保持30分鐘，然后施加8MPa的壓力；然后將制備好的纖維膜在馬弗爐中500℃下煅燒一個小時。

將制備的1克無機納米多孔二氧化鈦纖維膜放入5升含有200ppm鉛離子的溶液中，使用納米多孔二氧化鈦纖維膜吸附劑后，鉛離子的濃度下降到22pmm.

實施例2