[發明專利]一種具有通孔結構的高分子聚合物纖維膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201911320726.2
• 申請日: 2019-12-19
• 公開（公告）號: CN110923954A
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 魯圣國;普拉薩德;林雄威;姚英邦;陶濤;梁波
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/4318;D01D5/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 許慶勝

本發明屬于重金屬離子溶液處理技術領域，尤其涉及一種具有通孔結構的高分子聚合物纖維膜及其制備方法和應用。本發明制備方法中，將高分子聚合物溶液進行靜電紡絲，再在水介質中進行收集，通過靜電紡絲和熱致相分離對水介質中二甲基甲酰胺/丙酮溶劑體系的組合效應得到具有通孔結構的高分子聚合物纖維膜，孔徑尺寸可通過控制靜電紡絲的溫度、濕度和電壓進行調節，該高分子聚合物纖維膜孔隙率可達70％～80％，比表面能高，當與重金屬離子接觸時容易產生吸附，用于重金屬離子溶液中進行重金屬離子吸附，只需攪拌和過濾分離即可有效降低溶液中重金屬離子的濃度，解決目前對重金屬離子溶液的處理存在工藝流程較為復雜、處理費用高昂的問題。

技術領域

本發明屬于重金屬離子溶液處理技術領域，尤其涉及一種具有通孔結構的高分子聚合物纖維膜及其制備方法和應用。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，各行各業都在持續穩定發展。近年來，隨著人口數目的增加，所需資源的增加，我們周圍的污染俯拾皆是。重金屬作為生態圈重要的元素，在人類的日常生產、生活中必不可少。但印染、光伏、涂料等領域在制造時極易產生大量的重金屬溶液。重金屬溶液中對生物有明顯毒性的重金屬離子如銅、鉻、鉛在水中不易分解，進入人體后，若長期累計存在會造成器官衰竭、機能紊亂。因此，對重金屬離子溶液的處理是十分必要的。目前，對重金屬離子溶液的處理工藝主要有物化方法、化學處理和生物吸附，工藝流程較為復雜，處理費用高昂。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種具有通孔結構的高分子聚合物纖維膜及其制備方法和應用，用于解決目前對重金屬離子溶液的處理存在工藝流程較為復雜、處理費用高昂的問題。

本發明的具體技術方案如下：

一種具有通孔結構的高分子聚合物纖維膜的制備方法，包括以下步驟：

將高分子聚合物溶于溶劑得到高分子聚合物溶液后，將所述高分子聚合物溶液進行靜電紡絲，再在水介質中進行收集，得到具有通孔結構的高分子聚合物纖維膜；

其中，所述溶劑為二甲基甲酰胺(DMF)和丙酮的混合物，所述二甲基甲酰胺和所述丙酮的體積比為4：6。

本發明制備方法將高分子聚合物溶液進行靜電紡絲，再在水介質中進行收集，通過靜電紡絲和熱致相分離對水介質中二甲基甲酰胺/丙酮溶劑體系的組合效應得到具有通孔結構的高分子聚合物纖維膜，孔徑尺寸可通過控制靜電紡絲的溫度、濕度和電壓進行調節，該高分子聚合物纖維膜孔隙率可達70％～80％，比表面能高，當與重金屬離子接觸時容易產生吸附，用于重金屬離子溶液中進行重金屬離子吸附，只需攪拌和過濾分離即可有效降低溶液中重金屬離子的濃度，解決目前對重金屬離子溶液的處理存在工藝流程較為復雜、處理費用高昂的問題。

本發明制備方法制得的高分子聚合物纖維膜對重金屬離子Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺和Cd²⁺的吸附性能好，本發明制備方法采用靜電紡絲技術，操作簡單，加工成本低廉，利于大規模生產，在制備過程中不容易造成二次污染。

優選的，所述高分子聚合物選自聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚四氟乙烯(PTFE)、氟乙烯丙烯共聚物(FEP)和偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物(VF2/HFP)與氟的聚合物中的一種或多種，更優選為PVDF。采用上述高分子聚合物，能夠使得制備得到的高分子聚合物纖維膜機械強度高、堅韌度好、防霉耐磨。

本發明中，將高分子聚合物溶于溶劑之前，優選將高分子聚合物進行加熱烘干去除揮發性雜質，加熱烘干的溫度優選為50℃～70℃。優選加熱攪拌條件下在溶劑中加入高分子聚合物，并超聲分散，得到高分子聚合物溶液，加熱攪拌的溫度優選為40℃，轉速優選為100rpm～200rpm，超聲分散的時間優選為30min～40min。

優選的，所述高分子聚合物溶液的質量分數為14％～18％；