[發明專利]一種納米纖維膜、制備方法及其在染料廢水處理中的應用

在審

• 申請號: 202011090860.0
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112426893A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 范玉柱;馬鵬輝
• 申請（專利權）人: 嘉興市爵拓科技有限公司
• 主分類號: B01D71/16
• 分類號: B01D71/16;B01D69/02;B01D67/00;C02F1/28;C02F1/44;C02F101/22;C02F101/30
• 代理公司: 北京國翰知識產權代理事務所(普通合伙) 11696
• 代理人: 李笑磊

本發明涉及紡織品廢水處理技術領域，特別是關于一種納米纖維膜、制備方法及其在染料廢水處理中的應用。所述納米纖維膜以醋酸纖維素為主要膜材料經靜電紡絲法制得，納米纖維膜孔隙率高、比表面積大，表面暴露有大量的氨基和羧基活性基團，能夠吸附染料廢水中有毒、難降解的水溶性物質，在高溫環境中仍能具有較高的染料吸附率，且在力學性能、耐堿性能方面表現優異。

技術領域

本發明涉及紡織品廢水處理技術領域，特別是關于一種納米纖維膜、制備方法及其在染料廢水處理中的應用。

背景技術

隨著染料生產和印染行業的發展，染料工業廢水的排放量急劇增多，據調查，我國印染廢水的排放量占每年污水排放總量的21％，高達640億噸，是我國污水的主要來源之一。染料廢水中的有機物多以苯、萘、蒽、醌等芳香基團為母體而存在，顏色很深，色度高達50-500萬，具有極強的污染性，染料廢水同時還有很高的毒性，尤其是其中的偶氮染料對生物體具有致癌作用，而且影響水生生物的生長和繁殖，對生物體的神經和血管系統有明顯的毒害作用。基于以上幾點，染料廢水已成為國內外難處理的工業廢水之一，我國也已將染料廢水的治理列為環境保護工作的重點。

目前治理廢水的方法眾多，包括膜分離法、電化學法、氧化還原法以及生物法等等。這些方法雖然能夠不同程度地達到處理效果，但是卻各有利弊。膜分離技術作為近幾十年來發展起來的一項高新技術己在染料工業得到了成功的應用，膜技術處理染料廢水可將廢水分離為濃縮液和透過液，其中濃縮液可用于染料回收，透過液也可用于染料的生產，這樣做既可以實現廢水的資源化，使染料不隨排水流失，又不會造成水質污染，是清潔生產重要手段和途徑，目前，用于染料廢水的處理最適宜的膜是荷電超濾膜和納濾膜。醋酸纖維素是一種熱塑性樹脂，是纖維素衍生物中最早進行商品化生產，并且不斷發展的纖維素有機酸酯，醋酸纖維素作為多孔膜材料，具有選擇性高、透水量大、加工簡單等特點，且醋酸纖維素大分子鏈上存在著許多具有高反應性能活性的羥基，對它的化學改性創造了非常好的條件，在醋酸纖維素分子中引入氨基、羧基等基團使其表面帶電荷，用于制備醋酸纖維素膜來處理染料廢水具有很大的可行性。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種納米纖維膜，其以醋酸纖維素為主要膜材料經靜電紡絲法制得，納米纖維膜孔隙率高、比表面積大，表面暴露有大量的氨基和羧基活性基團，能夠吸附染料廢水中有毒、難降解的水溶性物質，在高溫環境中仍能具有較高的染料吸附率，且在力學性能、耐堿性能方面表現優異。

為實現上述目的，本發明提供以下技術方案。

一種納米纖維膜的制備方法，包括：

將醋酸纖維素/β-環糊精接枝共聚物與改性二氧化鈦加入至溶劑中制得紡絲液，經靜電紡絲制得納米纖維膜。

進一步地，所述醋酸纖維素/β-環糊精接枝共聚物與改性二氧化鈦的重量比為1:0.05-0.1。

進一步地，所述溶劑包括丙酮、乙醇和N,N-二甲基乙酰胺。

進一步地，所述靜電紡絲參數為：電壓：20-30kV、接收距離：8-10cm、灌注速度：1.0-1.4mL·h^-1、溫度：室溫、濕度：45-50％、噴口孔徑：0.2-0.5mm。

本發明通過采用上述技術方案，醋酸纖維素/β-環糊精接枝共聚物為主要原料，并添加吡啶修飾的二氧化鈦制得混合紡絲液，經靜電紡絲法制備納米纖維膜，該納米纖維膜孔隙率高、比表面積大，強度高，彌補了醋酸纖維素濕強度低、不耐堿性環境的缺陷，擴大了應用，納米纖維膜表面暴露有大量的氨基和羧基活性基團，能夠吸附染料廢水中的金屬離子(Cr²⁺)和酸性染料，且在力學性能、耐堿性方面表現優異。