[發(fā)明專利]功能性納米零價(jià)鐵/聚合物復(fù)合膜的原位制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310234468.2
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN103349916A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何春菊;劉春一;馬博謀;李翔;趙新振;彭小權(quán);孫俊芬
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: B01D69/12
• 分類號: B01D69/12;B01D67/00;B01D71/42;C02F1/44
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功能性納米零價(jià)鐵/氧化聚丙烯腈復(fù)合膜的制備方法，屬于納米零價(jià)鐵的制備領(lǐng)域，特別是涉及功能性納米零價(jià)鐵/氧化聚丙烯腈復(fù)合膜的原位制備方法。?

背景技術(shù)

隨著水處理技術(shù)的不斷完善，各種新型水處理材料的研究引起了人們廣泛的重視。在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，由于納米材料的高比表面積可以大幅度提高水處理材料與污染物之間的作用效率，應(yīng)用于水處理方面的納米技術(shù)研究也日益增多。其中，納米零價(jià)鐵以其強(qiáng)還原性和廉價(jià)易得等優(yōu)勢成為了近十年來關(guān)注度最高的水處理納米材料。通過還原反應(yīng)和吸附作用，零價(jià)鐵可有效去除廢水中的有機(jī)氯化物、硝酸鹽、部分重金屬離子、放射性元素、病毒和天然有機(jī)物等，并且對硝基酚類和蒽醌類等印染廢水也有較好的脫色效果。?

在處理工業(yè)廢水領(lǐng)域中，零價(jià)鐵主要作為預(yù)處理技術(shù)將廢水中難降解大分子中的強(qiáng)鍵破壞，提高后續(xù)水處理的完全性。但是，由于納米零價(jià)鐵的顆粒尺寸較細(xì)小，容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象影響反應(yīng)活性和速度，所以為了提高其在還原反應(yīng)中的穩(wěn)定性和分散性，需要通過表面處理及特殊載體固定化的方法穩(wěn)定反應(yīng)效率，表面修飾和載體的選擇成為該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。如專利“可在空氣中穩(wěn)定存在的納米零價(jià)鐵粒子及其制備方法”(專利申請?zhí)枺篊N200810052476.4)通過殼聚糖進(jìn)行表面修飾，提高了納米零價(jià)鐵粒子的抗氧化性能。又如專利“一種催化降解污染物的載零價(jià)鐵納米復(fù)合樹脂及制備方法”(專利申請?zhí)枺篊N200910028413.X)利用離子交換與吸附樹脂為載體，克服了納米零價(jià)鐵易團(tuán)聚等缺點(diǎn)，對環(huán)境中的微污染物具有較好的催化降解特性。?

但是，對納米零價(jià)鐵進(jìn)行表面修飾會在一定程度上阻礙其余污染物的反應(yīng)能力，且容易引起二次污染。同時(shí)，選用顆粒狀載體雖能提高納米零價(jià)鐵的分散性，但不易回收和再生，限制了顆粒狀載體的應(yīng)用。在近期的研究中，高聚物膜載體的引入使得納米零價(jià)鐵復(fù)合材料可以有效的和污水分離，便于進(jìn)行回收及再生，?所以尋求一種能與納米零價(jià)鐵牢固結(jié)合，具有良好穩(wěn)定性且疏松多孔的連續(xù)介質(zhì)作為納米零價(jià)鐵的載體，將有助于提高水處理的效率。?

聚丙烯腈是一種常見的膜材料，具有優(yōu)異的耐溶劑性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。經(jīng)過穩(wěn)定化過程，聚丙烯腈發(fā)生了環(huán)化反應(yīng)，線性分子鏈轉(zhuǎn)化為梯形結(jié)構(gòu)，使得氧化聚丙烯腈膜的穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)。通過酸或堿處理可以將氧化聚丙烯腈膜的末端碳轉(zhuǎn)變?yōu)轸然c金屬離子在多孔的膜表面形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，還原后得到功能性的復(fù)合膜材料。?

檢索國內(nèi)外有關(guān)納米零價(jià)鐵方面的文獻(xiàn)和專利結(jié)果表明：還沒有發(fā)現(xiàn)以氧化聚丙烯腈膜為載體材料來制備和固定納米零價(jià)鐵的報(bào)道。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種功能性納米零價(jià)鐵/聚合物復(fù)合膜的原位制備方法。?

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種功能性納米零價(jià)鐵/聚合物復(fù)合膜的原位制備方法，其特征在于，具體步驟為：?

第一步：將小分子增塑劑與PAN共混；?

第二步：將第一步得到的混合物在120℃～200℃進(jìn)行熔融制膜，將其水洗并干燥后得到PAN原膜；?

第三步：以去離子水為溶劑，配制5M～10M的HNO₃溶液和0.5M～1M的NaOH溶液中的至少一種，配制濃度為0.1M～2M的可溶性鐵鹽溶液和0.1M～1M的NaBH₄溶液；?

第四步：對第二步所得的PAN原膜于230～300℃進(jìn)行穩(wěn)定化處理1h～5h，得到氧化PAN膜；?

第五步：將第四步得到的氧化PAN膜浸泡在第三步所得的HNO₃溶液中，在20℃～70℃進(jìn)行酸改性處理1h～2h；或者，將第四步得到的氧化PAN膜浸泡在第三步所得的NaOH溶液中，在70℃～140℃進(jìn)行堿改性處理0.5h～2h；得到帶有羧基的氧化PAN膜；?

第六步：將第五步所得的帶有羧基的氧化PAN膜浸泡在第三步所得的可溶性鐵鹽溶液中1h～48h，使羧基與鐵離子絡(luò)合形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，得到絡(luò)合有鐵離子的氧化PAN膜，在所述的絡(luò)合有鐵離子的氧化PAN膜上滴加第三步所得的?時(shí)，殘余率隨時(shí)間變化的曲線圖。?

附圖說明

圖1?為本發(fā)明制備的改性氧化聚丙烯腈膜的FESEM圖；?

圖2為本發(fā)明制備的納米零價(jià)鐵/氧化聚丙烯腈復(fù)合膜的FESEM圖；

圖3為本發(fā)明制備的納米零價(jià)鐵/氧化聚丙烯腈復(fù)合膜的EDS圖；

圖4為本發(fā)明制備的聚丙烯腈膜經(jīng)穩(wěn)定化、改性和負(fù)載前后的FTIR圖；