[發(fā)明專利]一種β-FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910362641.4
• 申請(qǐng)日: 2019-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN110205748B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何毅;張李云;范毅;馬蘭;石恒;李雙雙;鐘菲;李振宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): D04H1/728
• 分類號(hào): D04H1/728;D04H1/43
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51217
• 代理人: 薛波

本發(fā)明提供一種β?FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜及其制備方法與應(yīng)用，屬于材料技術(shù)領(lǐng)域。一種β?FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：聚丙烯腈納米纖維膜的制備：采用靜電紡絲制備聚丙烯腈納米纖維膜；穩(wěn)定化處理：將聚丙烯腈納米纖維膜進(jìn)行梯度升溫處理；生物礦化處理：將三氯化鐵溶液與鹽酸按體積比2:1的比例配置成混合溶液，將穩(wěn)定化的聚丙烯腈納米纖維膜置于混合溶液中攪拌1?3min，然后在55?65℃的條件下反應(yīng)10?14h，然后清洗、烘干制得β?FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜。具有較好的穩(wěn)定性能、機(jī)械性能，同時(shí)具有超親水?水下超疏油性質(zhì)，其吸附效率高、可循環(huán)使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種β-FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

靜電紡絲技術(shù)是一種制備纖維直徑從微米到納米尺寸的通用方法。靜電紡絲的概念可以追溯到1745年，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，電紡纖維已經(jīng)在多種領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用，如過(guò)濾、防護(hù)紡織品、藥物輸送、組織工程、電子和光子設(shè)備、傳感器和催化；其中在污水處理方面，最近的研究致力于通過(guò)電紡的方法制備納米纖維吸附膜和過(guò)濾膜；以納米纖維組成的膜材料，具有高的比表面積，內(nèi)部高度連通的納米級(jí)的孔隙結(jié)構(gòu)，和具有可調(diào)整的孔隙結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)等；相對(duì)于傳統(tǒng)的水處理材料而言，這些特點(diǎn)極大的提高了其在油水分離，染料，重金屬的去除過(guò)程的分離效率，減少了分離過(guò)程中的能源消耗，也避免了二次的環(huán)境污染，成為了一種新興的污水處理材料；目前常見的可用于靜電紡絲的高分子聚合物為聚丙烯腈，聚偏氟乙烯，聚乙烯醇等。

以聚丙烯腈為原料紡絲出的聚丙烯腈膜常常具有大部分聚合物膜相似的特點(diǎn)，如價(jià)格相對(duì)便宜，優(yōu)良的機(jī)械性能。但是由于聚合物天然性質(zhì)，聚丙烯腈纖維膜對(duì)于有機(jī)物抗污染能力較差，且污染后較難對(duì)其進(jìn)行清潔；另外水污染常常來(lái)著原油泄漏和工業(yè)的排放，分離膜面對(duì)的廢水本身就是一個(gè)復(fù)雜的體系，包括可溶性染料，重金屬，不溶性的有機(jī)物；而分離膜面對(duì)的環(huán)境也可能是酸，堿，鹽和有機(jī)試劑的嚴(yán)苛的復(fù)雜環(huán)境；現(xiàn)有的聚丙烯腈納米纖維膜常用于油水分離，染料和重金屬的去除，但是聚丙烯腈納米纖維膜的抗污染能力、自清潔能力等較差，同時(shí)在有機(jī)溶劑中具有較差的穩(wěn)定性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種β-FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜，具有較好的穩(wěn)定性能、機(jī)械性能，同時(shí)具有超親水-水下超疏油性質(zhì)，其吸附效率高、可循環(huán)使用利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種β-FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜的制備方法，方法簡(jiǎn)單，成本低，制得的β-FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜具有優(yōu)異的穩(wěn)定性能及吸附性能。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種β-FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜在污水處理中的應(yīng)用，處理效果好，可重復(fù)多次使用。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的解決方案是：

本發(fā)明提出一種β-FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

聚丙烯腈納米纖維膜的制備：將聚丙烯腈粉末與N,N-二甲基甲酰胺溶液混合均勻制成紡絲溶液，然后通過(guò)靜電紡絲裝置紡成聚丙烯腈納米纖維膜，所述聚丙烯腈粉末與N,N-二甲基甲酰胺溶液的比例為1-1.4g:10mL；

穩(wěn)定化處理：將所述聚丙烯腈納米纖維膜進(jìn)行梯度升溫處理，在235-240℃的條件下保溫0.5-2h，在245-250℃的條件下保溫0.4-0.6h，在258-262℃的條件下保溫0.5-2h，然后取出冷卻至室溫制得穩(wěn)定化的聚丙烯腈納米纖維膜；

生物礦化處理：將三氯化鐵溶液與鹽酸按體積比2:1的比例配置成混合溶液，將穩(wěn)定化的聚丙烯腈納米纖維膜置于所述混合溶液中攪拌1-3min，然后在 55-65℃的條件下反應(yīng)10-14h，然后進(jìn)行清洗、烘干制得β-FeOOH/聚丙烯腈的復(fù)合納米纖維膜。