[發明專利]聚酯納米纖維改性膜吸附材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201310080408.X
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103182296A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 付志峰;董小翠;曹鼎;石艷
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/62;D04H1/435;D04H1/728;D06M14/32
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于吸附材料領域，具體涉及一種能夠高效吸附重金屬離子的聚酯（PET）納米纖維改性膜吸附材料。

背景技術

重金屬主要是指相對密度在5以上的金屬，主要包括銅、鉛、鋅、錫、鎳、鈷、銻、汞、鎘和鉍，工農業廢水、城市生活污水及各種采礦廢水均含有大量的重金屬離子，這些重金屬通過食物鏈而生物富集，構成對生物和人體健康的嚴重威脅。我國的GB18918-2002標準中規定允許排放的重金屬濃度為：汞總濃度<0.001mg/L,鎘總濃度<0.01mg/L，鉛總濃度<0.1mg/L。因此，對污水中重金屬離子的去除和回收意義重大。

目前應用于水溶液中重金屬離子回收的方法有化學沉淀法、溶劑萃取法，吸附法，離子交換法等方法。但這些方法的效率低而成本高，且水溶液中重金屬離子含量較低時不適用。吸附技術因易操作、高效、重復利用性好、成本低而備受關注。眾所周知，要想高效吸附水體中的重金屬離子，比表面積大的多孔材料是最佳材料。傳統的吸附劑有活性炭、離子交換樹脂。活性炭具有比表面積大、多孔的特點，但非選擇性吸附和再生成本高從而限制了其廣泛應用。離子交換樹脂具有比表面積大、多孔性、對芳香烴分子選擇吸附性高的優點，但制備成本高，親水性能低其工藝復雜。

本發明通過靜電紡絲法制備了靜電紡絲纖維膜，然后對納米纖維膜進行了接枝改性，得到了納米纖維改性膜并應用于水溶液中重金屬離子的吸附。本發明的主要優點有：1、制備的納米纖維改性膜具有高比表面積和高孔隙率；2、制備過程操作簡單、成本低；3、納米纖維膜有親水性、吸附量大，吸附速度快、原料來源廣泛。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備聚酯納米纖維改性膜吸附材料。該納米纖維改性膜能夠高效吸附水溶液中的重金屬離子。

本發明的原理和方法：本發明以聚對苯二甲酸乙二醇酯溶于有機溶劑，配置了靜電紡絲溶液，進行電紡獲得了聚酯納米纖維膜。然后對聚酯納米纖維膜進行了等離子體接枝處理，得到了具有親水性的聚酯納米纖維改性膜。該膜能夠作為吸附材料吸附水溶液中的重金屬離子。

衡量吸附劑吸附性能的一個重要指標就是吸附量，即當吸附達到平衡時單位質量的吸附劑從溶液中吸附的重金屬離子的量，其計算公式如下:

q=(C0-Cf)VW...(1)]]>

q為一定溫度下的吸附量，mg/g；C₀和C_f分別為溶液中金屬離子的起始濃度和最終濃度，mg/L；V為溶液的體積，L；W為吸附劑的質量，g。本發明采用這種方法計算聚酯納米纖維改性膜吸附溶液中重金屬離子的吸附量。

本發明的具體實施步驟如下：

1）電紡溶液的配制：將PET溶解于三氟乙酸（TFA）和二氯甲烷（CH₂Cl₂）體積比為9:1混合溶劑中，配成PET的質量與混合溶劑的體積比為17%紡絲溶液，攪拌至均一透明的電紡溶液。

2）電紡絲步驟：將步驟1）中的紡絲溶液加入到靜電紡絲裝置的儲液管中，通過微量注射泵控制擠出速度為0.002mm/s；紡絲電壓為25kV，紡絲噴頭到接收器的距離為15cm；得到形貌均一的納米纖維，掃描電鏡觀察纖維形態。

3）納米纖維膜的接枝改性：將步驟2）中得到的納米纖維膜N₂低溫等離子處理，接枝單體為AA時，處理參數時間為180s，放電功率為150W，N2進氣量為100sccm。

接枝單體為AM時，N₂低溫等離子處理的參數為放電時間為180s，放電功率為200W，N₂的流量為100sccm。

4）將3）處理后的進行丙烯酸單體氣相接枝處理，參數為放電時間為60s，放電功率為150W，汽化的AA單體的流量為3L/min。