[發明專利]一種螯合型聚丙烯腈中空纖維膜的制備方法

有效

• 申請號: 201710824401.2
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN108159902B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 于冰;叢海林;張新峰;楊淑靜
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: B01D71/78
• 分類號: B01D71/78;B01D69/08;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京東方芊悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11591
• 代理人: 彭秀麗

本發明公開一種螯合型聚丙烯腈(PAN)中空纖維膜的制備方法，制備方法為，經氫氧化鈉預處理的聚丙烯腈樹脂，與重氮樹脂溶液混合進行靜電吸附后，再與乙二胺四乙酸二鈉溶液混合進行靜電吸附，得到的產物經過干燥、紫外曝光后，得到聚丙烯腈中空纖維膜再重復多次進行重氮樹脂靜電吸附、乙二胺四乙酸二鈉靜電吸附及后續紫外曝光處理，得到具有數層重氮樹脂和乙二胺四乙酸二鈉改性層的聚丙烯腈中空纖維膜，暨螯合型聚丙烯腈中空纖維膜。采用本發明工藝制備該纖維膜的方法具有工藝簡單，以水為溶劑，節約能耗，環保性好，易于實現工業化生產的特點，得到的螯合型聚丙烯腈中空纖維膜具有良好的親水性，對溶液中的多種重金屬離子具有良好的吸附功能，并可多次再生使用，依然保持良好的重金屬離子吸附性能。

技術領域

本發明涉及聚丙烯腈(PAN)中空纖維膜領域，具體涉及一種對多種金屬離子具有良好吸附作用的螯合型聚丙烯腈中空纖維膜的制備。

背景技術

化學實驗室，蒸汽發電廠，冶金，礦產加工，可燃料等行業產生的廢水中含有大量的重金屬離子，這些重金屬離子通常存在于酸性溶液中，很難將它們除去，它們會對水，土壤等造成很大的污染。

目前除去廢水中重金屬離子的方法主要有吸附法、電鍍法、離子交換法、膜分離法和沉淀法等，在這些方法中，吸附法在水處理領域被認為是一種有效且環保的方法。

由于靜電紡納米纖維膜在重金屬離子吸附方面展現出的優異性能，近年來，相關的科研人員進行了大量制備和改性的研究工作，而在紡織工業中，聚丙烯腈(PAN)中空纖維膜不僅廉價，而且化學穩定，機械性能優異，耐腐蝕，耐霉和耐特性溶劑已經成為了現代最廣泛使用的聚合物之一。

最近，人們一直在探索聚丙烯腈膜的改性以用來去除水中的重金屬離子，專利CN102140705A公布了一種吸附重金屬離子的硫代酰胺基螯合納米纖維的制備方法，經靜電紡絲得到納米纖維后，經預交聯，硫代酰胺化制得吸附重金屬離子的螯合納米纖維，得到的纖維熱穩定性和抗溶劑性好，對重金屬離子有很好的吸附性，但是因為只是在表面接枝了硫代聚酰胺，所以對重金屬離子的吸附量不足，且改性方法較為繁瑣。專利 CN105568423A公布了一種胺肟化聚丙烯腈紡絲液及由其制備的納米級離子交換纖維，通過在聚丙烯腈溶液中加入鹽酸羥氨和催化劑，高溫攪拌，過濾，加交聯抑制劑后得紡絲液，采用靜電紡絲技術制成納米纖維膜，經后處理得到可對重金屬離子有吸附作用的納米級離子交換纖維。專利105195110A公布了一種胺修飾的纖維膜狀吸附材料及其制備方法，以聚丙烯腈粉末為基質，通過固相接枝聚合和胺化反應制備液體基質，經靜電紡絲制得新型纖維膜狀吸附材料。所得的膜狀吸附材料具有高吸水表面而且可以有效吸附水中多種重金屬離子，但該方法胺化后進行紡絲，方法繁瑣且浪費原料，而且只有表面胺化基團螯合金屬，因此對金屬的吸附量不高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題為，提供了一種螯合型聚丙烯腈(PAN)中空纖維膜的制備方法，該制備方法原料易得、工藝簡單、易于操作，同時，所制備的螯合型聚丙烯腈中空纖維膜對多種金屬離子具有良好的吸附作用。

本發明利用重氮樹脂接枝乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)進行聚丙烯腈(PAN)中空纖維膜的改性，改性方法為：氫氧化鈉水溶液預處理過的聚丙烯腈中空纖維膜與重氮樹脂水溶液混合進行靜電吸附，吸附有重氮樹脂的聚丙烯腈中空纖維膜再與乙二胺四乙酸二鈉水溶液混合進行靜電吸附，得到的產物經干燥后，用紫外光進行曝光處理，得到具有一層改性層的螯合型PAN中空纖維膜；該膜再重復上述兩步靜電吸附及曝光處理，得到具有多層改性層的螯合型聚丙烯腈中空纖維膜。

本發明提供的一種螯合型聚丙烯腈中空纖維膜的制備方法為：

1.各原料溶液的配制

(1)氫氧化鈉水溶液：氫氧化鈉與水混合攪拌，得到氫氧化鈉水溶液；

(2)重氮樹脂溶液：重氮樹脂與水混合攪拌，得到重氮樹脂水溶液；