[發明專利]一種基于平板絲的復合環保材料的構建方法

有效

• 申請號: 202010063069.4
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111394999B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 楊明英;陳玉平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: D06M15/37
• 分類號: D06M15/37;D06M13/144;D06M15/15;C02F1/28;D06M101/10;C02F101/20;C02F101/30;C02F101/38
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于平板絲的復合環保材料的構建方法。本發明包括如下步驟：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；將獲得的平板絲烘干，利用絲素蛋白溶液浸泡處理，浸泡一段時間后，進行冷凍干燥，獲得多孔/小孔徑平板絲；利用乙醇處理小孔徑平板絲，獲得不溶性小孔徑平板絲；利用含鋅離子的水溶液浸沒不溶性小孔徑平板絲，完全浸泡后，加入有機配體反應5～30min，取出后利用水進行洗滌直到上清為清澈水溶液，即獲得平板絲?MOFs復合材料。本技術構建得到的復合吸附膜具有較高的吸附功能，尤其適合于吸附重金屬離子和有機污染物。

技術領域

本發明涉及一種基于平板絲的復合材料的構建方法，尤其涉及一種基于平板絲的復合環保材料的構建方法。

背景技術

由于工業的飛速發展以及人口增多，生活、工業等產生的廢棄物被大量投入到河流、湖泊中，造成了嚴重的水體污染。污水中的酸、堿、氧化劑，以及銅、鎘、汞、砷等化合物，苯、二氯乙烷、乙二醇等有機毒物，對水生生物有致命風險，影響飲用水源、風景區景觀。因此，制備一種高吸附性能的材料進行水中污染物處理具有重要意義。

由于吸附劑具有大的比表面積、高的吸附容量和很高的表面活性，因此吸附被認為是一種去除廢水中重金屬的有效、經濟的方法。吸附是一種物質從液相傳遞到固相(吸附劑)的表面，并且通過物理或化學作用結合起來。目前，活性炭吸附劑、碳納米管吸附劑、生物吸附劑和介孔硅吸附劑都被廣泛應用于處理重金屬廢水中。但是，這些吸附劑一般為粉末/納米顆粒的形式，投入到水體中不利于回收處理，并且一般不可以進行循環利用。并且很多吸附劑吸附效率不高，實際應用中投入量大，不僅增加成本，還會造成水體負擔，甚至存在二次污染的問題。

蠶絲蛋白，富含絲素蛋白(SF)與絲膠蛋白(SS)，是天然的高分子蛋白，與其他天然高分子相比具有較好的可加工性能、生物相容性和穩定性好等優點。隨著絲素蛋白研究的不斷擴展，蠶絲蛋白的的功能被不斷開發利用。將蠶絲蛋白加工成多孔支架或者具有粗糙表面的膜材料可用于重金屬、有機物等污染物的吸附。其氨基酸含量豐富，其中的氨基和羧基能夠螯合重金屬離子，與傳統吸附劑活性炭、沸石相比，具有價格低廉、選擇吸附性好、處理效率高的特點。平板絲，由蠶吐絲一層層疊加平鋪而成，維持蠶絲蛋白的原始結構，不需加工修飾，不易板結，且具有良好的力學性能，可用其作為水污染處理材料，但是單純的平板絲與重金屬結合后形成的螯合物難以固液分離，也不易回收再生使用，并且對溶液中的重金屬、有機污染物吸附能力不高。

金屬-有機骨架化合物(MOFs)因其含有結構多孔、比表面積大易加工修飾等特點而成為了良好的氣體儲存、氣體選擇性吸附和分離、重金屬吸附材料。但是多數MOFs是在水熱條件下合成的，加工性較差，與基底的結合能力弱，在應用過程中易團聚和脫落。且合成的MOFs多為納米顆粒的形式，不易于回收和重復使用，且在酸性條件下不穩定易降解，限制了其實際應用。例如專利號為“CN201510614360.5”的專利“一種巰基功能化MOFs材料的制備及其吸附去除水體中重金屬離子的應用”，該方法改善了MOFs對重金屬離子的吸附能力，并賦予MOFs能夠選擇性去除水體中鉛、汞等重金屬離子的能力，但是其修飾后MOFs仍為納米顆粒的形式，將其投入到大面積水凈化處理中仍然會面臨吸附材料的回收問題。

發明內容

為了解決背景技術中的問題，本發明提出了一種平板絲-MOFs復合吸附材料的原位構建方法，本發明通過仿生礦化的方法在平板絲表面原位誘導合成具有多孔結構的MOFs納米顆粒，構建一種具有粗糙表面結構、高比表面積、高吸附效率的平板絲-MOFs復合吸附材料。本技術構建得到的復合吸附膜具有較高的吸附功能，尤其適合于吸附重金屬離子和有機污染物。

本發明采用的技術方案包括如下步驟：

(1)制備平板絲：將5齡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；

優選的熟蠶布放密度為3～4千克/平方米。