[發明專利]一種石墨烯納米纖維中空過濾棒及其制備方法

有效

• 申請號: 202010180517.9
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111318183B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 湯志文;褚曉君;李國清
• 申請（專利權）人: 福建濾冠新型材料科技有限公司
• 主分類號: B01D71/48
• 分類號: B01D71/48;B01D69/08;B01D67/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種石墨烯納米纖維中空過濾棒及其制備方法，石墨烯納米纖維中空過濾棒包括支撐骨架筒和包覆于支撐骨架筒外的過濾材料層；其特征在于，所述過濾材料層由以下重量份的原料制備而成：石墨烯納米纖維30.0份～35.0份、聚乳酸纖維8.0份～10.0份、碳酸鈣0.8份～1.3份、改性納米二氧化鈦3.2份～3.8份、乙基纖維素2.0份～2.5份。本發明制備的石墨烯納米纖維中空過濾棒，為中空結構，具有較大的比表面積，具有高效過濾，耐熱性好、穩固耐用，安全性高、使用壽命長的特點。

技術領域

本發明涉及中空過濾棒技術領域，具體涉及一種石墨烯納米纖維中空過濾棒及其制備方法。

背景技術

隨著生活水平的提高，人們對飲用水的水質提出了更高要求，凈水過濾器因此得以廣泛應用。據了解，傳統的凈水過濾器中的濾芯主要有三種，第一種是簡單混合的顆粒濾材，第二種是擠壓成型的顆粒濾材與膠粉混合物，第三種是燒結成型的顆粒濾材和高分子膠粉混合物；這三種濾芯中采用的顆粒濾材的比表面積較小，不能高效的凈化水質，而且，不能利用纖維基材料，原材料的限制較大。

利用納米級的氧化石墨烯制成的石墨烯納米纖維，具有強度高、韌性好、質量輕的特點，而且具有優良的傳熱導電性能，分散到材料基體中，使得材料更加堅固，同時具有較大的比表面積，可進一步應用到濾材中，增強過濾效率。

中國專利CN109364582A公開了一種陶瓷納米纖維中空過濾棒，包括支撐骨架筒、套設于支撐骨架筒外的過濾材料層，所述過濾材料層包括以下重量份的材料：短纖鋁纖維50～75重量份、納米纖維10～30重量份、碳酸鈣8～25重量份、粘合劑5～15重量份。但是，此發明陶瓷納米纖維中空過濾棒的韌性差，力學強度較低，使用壽命較短，還需進一步改進。

中國專利CN108704384A公開了一種凈水過濾棒，包括第一管體、第二管體和第三管體；所述第一管體、第二管體和第三管體的材質均為抗菌PVC塑料。凈水過濾棒采用抗菌、耐低溫、衛生材料，簡單，快捷，環保，用于對自來水進行過濾，去除輸水管道和蓄水設備中的鐵銹、重金屬、異味、藻類、細菌、化學殘留等。但是，此發明中凈水過濾棒的過濾效果較差，過濾棒需要經常更換，成本較高。

因此，本發明提供一種石墨烯納米纖維中空過濾棒及其制備方法，將石墨烯納米纖維與聚乳酸纖維組合，輔以改性納米二氧化鈦，制備的過濾棒為中空結構，比表面積大，可以解決傳統凈水過濾器效率低下，原材選擇受限，使用壽命短的問題。

發明內容

本發明針對上述問題，提供一種石墨烯納米纖維中空過濾棒及其制備方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：一種石墨烯納米纖維中空過濾棒，包括支撐骨架筒和包覆于支撐骨架筒外的過濾材料層；過濾材料層由以下重量份的原料制備而成：石墨烯納米纖維30.0份～35.0份、聚乳酸纖維8.0份～10.0份、碳酸鈣0.8份～1.3份、改性納米二氧化鈦3.2份～3.8份、乙基纖維素2.0份～2.5份。

本發明中石墨烯納米纖維具有較大的比表面積，韌性好，強度高，力學性能優異，聚乳酸纖維具有較好的生物相容性和生物可吸收性以及抗熱性，碳酸鈣在加熱過程中分解，形成均勻的孔隙，有助于過濾凈化水質，改性納米二氧化鈦，具有較高的表面活性，填充在石墨烯納米纖維和聚乳酸纖維中間，形成穩定體系，提高聚乳酸纖維的抗熱性和穩定性，提高力學強度，乙基纖維素填充在石墨烯納米纖維和聚乳酸纖維中間，有助于提高石墨烯納米纖維之間的結合強度，減少粘合劑的使用。

進一步的，過濾材料層由以下重量份的原料制備而成：石墨烯納米纖維32.0份～34.0份、聚乳酸纖維8.5份～9.5份、碳酸鈣0.9份～1.2份、改性納米二氧化鈦3.3份～3.7份、乙基纖維素2.1份～2.4份。

進一步的，改性納米二氧化鈦的制備方法，包括以下步驟：

步驟a、將十六烷基三甲基氯化銨和十六烷基氯化吡啶溶于去離子水中，攪拌10分鐘～15分鐘，得溶液A；