[發明專利]一種具有重金屬吸附功能的羥基磷灰石平板絲復合材料制備方法

有效

• 申請號: 202010060620.X
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111135801B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 楊明英;王天云
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種具有重金屬吸附功能的羥基磷灰石平板絲復合材料制備方法。包括以下步驟：將蠶置于平板吐絲床上，待吐絲盡后，將已吐絲的蠶自平板吐絲床上取下，獲得平板絲；用飽和氯化鈣溶液淋洗得到的平板絲完成平板絲的預鈣化；之后將平板絲貼合在鈦板電極上，形成復合SF/Ti片作為陰極電極，備用；將硝酸鈣·四水、磷酸二氫銨在室溫下混合攪拌，混勻后用氫氧化鈉調節溶液pH到5.5完成電解液的制備。以平面絲作為有機載體，羥基磷灰石作為無機成分復合成膜，該復合材料在電鏡下表現為多孔的微觀結構，表現出極高廢水重金屬吸附效率。

技術領域

本發明屬于絲素平板絲的加工方法，具體涉及一種具有重金屬吸附功能的羥基磷灰石平板絲復合材料制備方法。

背景技術

羥基磷灰石(HAP)是目前研究較熱的新型環境功能材料，其晶系為六方晶系，單位晶胞中含有10個Ca²⁺、6個PO₄²⁺和2個OH^-，可以與眾多陽、陰離子發生交換作用。并且羥基磷灰石由于特殊的孔狀結構和表面化學性質，已成為修復重金屬環境污染的重要材料，并在工業廢水治理、廢氣治理等方面也得到廣泛的應用，且顯示出極大的利用價值。它可有效吸附并去除水中的Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Ni ²⁺等重金屬離子。但羥基磷灰石本身的宏觀存在形式并不利于吸附過程，需輔以有效載體，提高HAp的離子交換和吸附能力。因此，如何充分利用載體控制羥基磷灰石存在狀態制備出具有良好重金屬吸附功效的復合材料成為廢水治理領域的研究熱點之一。

平面絲是一種特殊的蠶繭制品，通過人為控制蠶的正常習性，迫使蠶在平面狀的吐絲床上進行吐絲，以此所獲得的絲稱之為平面絲，是一種具有極大應用前景的有機支架。其保留了蠶絲本身易于降解、透氣透濕以及良好的吸附能力等特性。并且主要由動物蛋白組成的蠶絲本身所具有的羧基能很好地結合鈣離子進而調控羥基磷灰石的形成及形貌。研究表明，絲素纖維和絲素蛋白膜在羥基磷灰石礦化液中能很好的調控羥基磷灰石的成核和生長，所得到的各種形貌的羥基磷灰石表現出不同的吸附能力。

電化學沉積羥基磷灰石技術是利用電場從電解液中沉積粒子到導電基體上從而得到羥基磷灰石涂層的方法。在通電的情況下，陰極表面由于水的電解，產生氫氣，導致局部pH隨電流強度的增大而升高；在較高pH下，電解液中的Ca²⁺和H₂PO^4-與溶液中的OH^-反應，導致溶液局部過飽和，當飽和程度達到磷酸鈣鹽化合物溶解度時，在陰極上即可沉積出相對應條件的磷酸鈣鹽涂層。

現有技術中未公開有在平面絲上沉積羥基磷灰石并將羥基磷灰石平板絲作為污水處理復合材料的報道。

發明內容

為了解決背景技術中的問題，本發明提出了一種具有重金屬吸附功能的羥基磷灰石平板絲復合材料制備方法，以平面絲作為有機載體，羥基磷灰石作為無機成分復合成膜，該復合材料在電鏡下表現為多孔的微觀結構，表現出極高廢水重金屬吸附效率。此外，不同的濃度配比表現為不同的膜表面沉積形態和結構，生產中可通過濃度配比的調節來控制產品的微觀性狀，以達到不同的吸附作用。

本發明采用的技術方案具體包括以下步驟：

步驟1)將蠶置于平板吐絲床上，待吐絲盡后，將已吐絲的蠶自平板吐絲床上取下，獲得平板絲。

步驟2)用飽和氯化鈣溶液淋洗步驟1)得到的平板絲完成平板絲的預鈣化，預鈣化后的平板絲結合絲素纖維活性位點，加速了下述步驟4)中羥基磷灰石電化學成核；之后將平板絲貼合在鈦板電極上，形成復合SF/Ti片作為陰極電極，備用；

步驟3)將硝酸鈣·四水、磷酸二氫銨在室溫20-25℃下混合攪拌，混勻后用氫氧化鈉調節溶液pH到5.5完成電解液的制備；