[發明專利]一種用于吸附重金屬離子的納米纖維膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810165656.7
• 申請日: 2018-02-28
• 公開（公告）號: CN108339533B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 李惠林;馮均軍;沈勘力;史閔新
• 申請（專利權）人: 浙江致遠環境科技有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 北京權智天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11638
• 代理人: 徐小淇

本發明提供了一種用于吸附重金屬離子的納米纖維膜及其制備方法，制備方法包括以下步驟：（1）改性聚對苯二甲酸類原料的制備，（2）纖維膜母粒的制備，（3）改性薄膜料的制備，（4）納米纖維膜的制備。本發明制得的納米纖維膜力學強度較高，親水性能良好，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有良好的抑制效果。通過對含有重金屬離子的水溶液對幾種重金屬離子進行吸附，得出本發明制備的納米纖維膜對這幾種重金屬離子的吸附率均達到90%以上，因此本發明制備的納米纖維膜對重金屬離子具有良好的吸附效果，在對水溶液中重金屬離子的去除方面具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種用于吸附重金屬離子的納米纖維膜及其制備方法。

背景技術

隨著工業化進程的不斷加快，由金屬冶煉及化工生產廢水排放等人為因素造成的重金屬離子污染水源問題日益嚴峻，嚴重威脅到人類的健康。為此,相關科研人員對重金屬離子的污染問題進行了深入的研究，采取了多種措施對受污染的水體進行處理和修復。目前，已報道的去除水體中重金屬離子的方法有：反滲透、離子交換、電化學沉降、氧化還原、生物處理及吸附技術。其中，吸附技術因易操作、高效、可重復利用、成本低而備受。而比表面積大的多孔材料對重金屬離子具有良好的吸附效果，納米纖維膜恰好具有高比表面積、高孔隙率以及內部連通的開孔結構等突出優勢，從而使其在重金屬離子的吸附分離方面表現出較好的吸附性能和循環利用性。

水處理膜大多由聚酯材料制備而成，然而聚酯的親水性較差，因此降低了對水溶液的過濾效果。同時，由濃差極化和膜孔堵塞所造成的膜污染，導致膜設備可靠性降低，大大限制了其發展，改善納米纖維膜的親水性對提高重金屬離子的吸附效率具有重要的作用。現有技術中中已經公開了對膜進行改進的制備方法，然而制備的納米纖維膜的親水性和重金屬離子良好的吸附性能不能兼具，因此，有必要對綜合性能優良的膜材料進行進一步開發。

發明內容

為了解決以上現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種用于吸附重金屬離子的納米纖維膜及其制備方法，從而進一步提高膜材料對重金屬離子的吸附效果。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種用于吸附重金屬離子的納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）改性聚對苯二甲酸類原料的制備

向聚對苯二甲酸類原料60-100份加入5-10倍重量份的間甲酚溶液中，然后加入10-20份的改性劑，在20-35℃的溫度下攪拌反應40-60min，制得改性聚對苯二甲酸類原料；

（2）纖維膜母粒的制備

將40-70份步驟（1）制得的改性聚對苯二甲酸類原料加入體積比為1:4的二氯甲烷和三氟乙酸混合溶液中，在磁力攪拌的作用下溶解1-3h，將改性聚對苯二甲酸類原料配置成質量分數為10-16%的溶液；

將改性碳納米管和氧化石墨烯的混合粉體10-30份加入2-5倍質量分數為8-16%的硅烷偶聯劑的DMF溶液中，在55-80℃的溫度下攪拌反應60-80min后，加入金屬螯合劑20-40份繼續攪拌反應1-2h，然后將溫度降至30-40℃，使用乙醇萃取去除過量的硅烷偶聯劑和重金屬螯合劑，收集混合納米粉體；

將改性聚對苯二甲酸類原料溶液、混合納米粉體與聚羥基丁酸酯基共聚物9-15份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5-10份、羧甲基殼聚糖5-10份、聚丙烯酰胺6-12份、海藻酸鈉8-14份、聚氧乙烯烷基酯3-6份、十二烷基苯磺酸鈉3-6份、肉桂醛5-9份、二甲基丙烯酸乙二醇酯4-7份在高混機進行充分混合，然后經雙螺桿擠出機熔融塑化、擠出、過濾膜；

（3）改性薄膜料的制備

將聚甲基丙烯酸甲酯10-18份和步驟（2）制備的纖維膜母粒在高混機中高速混合均勻，備用；

（4）納米纖維膜的制備