[發明專利]一種纖維膜的制備方法和應用

在審

• 申請號: 202211383358.8
• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115627590A
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 徐繼任;孫浩;崔東波;張學雷;張余鑫;王健;徐曉婷;殷方園;孫培旺;鄭惠惠
• 申請（專利權）人: 山東京韻泰博新材料科技有限公司
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/43;D04H1/4282;D01F1/10;B01D53/22
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 紀志超

本發明屬于固碳吸附/靜電紡絲/固廢資源化利用領域，具體公開了一種用于二氧化碳吸附的纖維膜的制備方法，包括以下步驟：將鋼渣研磨到粒徑≥400目，用磁鐵去除里面的鐵屑得到鋼渣細粉；將鋼渣細粉和高聚物混溶于有機溶劑中，攪拌均勻，得到紡絲液；經靜電紡絲得到鋼渣/高聚物混紡原絲；隨后將混紡原絲低溫氧化，得到鋼渣/高聚物復合纖維膜。本發明制備的纖維膜纖維尺度可控，鋼渣粉末在纖維中分散性更好，有利于充分反應；纖維膜結構可以更加致密充分的攔截吸附通過的二氧化碳，且實現了鋼渣的資源化利用，對于CO₂的去除表現出良好的效果。

技術領域

本發明屬于固碳吸附技術領域，尤其涉及一種纖維膜的制備方法和應用，具體為一種用于二氧化碳吸附的纖維膜的制備方法。

背景技術

鋼渣是煉鋼過程中的一種副產品，它是由生鐵中的硅、錳、磷、硫等雜質在熔煉過程中氧化而成的各種氧化物以及這些氧化物與熔劑反應生成的鹽類所組成。鋼渣中含有多種有用成分：金屬鐵2％～8％，氧化鈣40％～60％，氧化鎂3％～10％，氧化錳1％～8％，故可作為鋼鐵冶金原料使用。鋼渣的礦物組成以硅酸三鈣為主，其次是硅酸二鈣、RO相、鐵酸二鈣和游離氧化鈣。

鋼渣作為二次資源綜合利用有兩個主要途徑，一個是作為冶煉溶劑在本廠循環利用，不但可以代替石灰石，且可以從中回收大量的金屬鐵和其他有用元素；另一個是作為制造筑路材料、建筑材料或農業肥料的原材料。

鋼渣是冶金工業中產生的廢渣，鋼渣的綜合利用率應達86％以上，對于鋼渣粉吸附二氧化碳已經有眾多研究，如CN201810247382.6專利中公開了一種鋼渣吸附脫除氣體中二氧化碳的方法，包括以下步驟：A.將煉鋼鋼渣進行研磨；B.加入一定量活性炭材料，得到混合活性炭的鋼渣材料；C.將制得的鋼渣材料裝入反應器中；D.將鋼渣材料烘干至恒重，進行脫雜質處理，再啟用真空閥抽真空，進行減壓處理，關閉該真空閥，接著啟動分子閥，繼續減壓處理；E.先用高純氦氣吹掃鋼渣材料，并將鋼渣材料置于吸附管中，通入混合氣體氣源進行吸附，最后降至常壓，通入惰性氣體進行解吸，得到脫除二氧化碳的混合氣體。現有技術提供的工藝需要將鋼渣和活性炭材料混合、加入吡咯和過硫酸銨，冷卻、抽濾、洗滌、真空干燥、再高溫煅燒；使用時，需對鋼渣進行烘干、脫雜質、抽真空和減壓處理；整個步驟操作流程較多、復雜繁瑣，且高溫煅燒、抽真空和減壓處理，耗能較高；而且鋼渣粉容易團聚，使鋼渣粉可供二氧化碳吸附的活性位點減少，不能完成對于二氧化碳的有效過濾。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種纖維膜的制備方法和應用，本發明提供的纖維膜能夠對二氧化碳進行有效的吸附。

本發明提供了一種纖維膜的制備方法，包括：

將鋼渣粉和高聚物在有機溶劑中混合，得到紡絲液；

將所述紡絲液進行靜電紡絲，得到原絲；

將所述原絲進行低溫氧化，得到纖維膜。

優選的，所述鋼渣粉的粒徑為400～800目。

優選的，所述高聚物選自聚丙烯腈、聚吡咯烷酮中的一種或幾種。

優選的，所述有機溶劑選自N,N-二甲基甲酰胺。

優選的，所述靜電紡絲的電壓為18～21KV。

優選的，所述靜電紡絲的環境溫度為15～20℃，環境濕度為20～30％。

優選的，所述靜電紡絲的接收距離為16～18cm，注射器的傾斜角度為10～15°；

所述靜電紡絲的紡絲液流速為0.05～0.1mm/min。

優選的，所述低溫氧化的升溫速率為5～10℃/min，溫度為200～250℃，時間為2～8h。

優選的，所述鋼渣粉、高聚物和有機溶劑的質量比為(1～1.5):(1～1.5):(8～7)。