[发明专利]一种用于吸附重金属离子的纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于吸附重金属离子的纳米纤维膜及其制备方法，制备方法包括以下步骤：（1）改性聚对苯二甲酸类原料的制备，（2）纤维膜母粒的制备，（3）改性薄膜料的制备，（4）纳米纤维膜的制备。本发明制得的纳米纤维膜力学强度较高，亲水性能良好，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抑制效果。通过对含有重金属离子的水溶液对几种重金属离子进行吸附，得出本发明制备的纳米纤维膜对这几种重金属离子的吸附率均达到90%以上，因此本发明制备的纳米纤维膜对重金属离子具有良好的吸附效果，在对水溶液中重金属离子的去除方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种用于吸附重金属离子的纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

随着工业化进程的不断加快，由金属冶炼及化工生产废水排放等人为因素造成的重金属离子污染水源问题日益严峻，严重威胁到人类的健康。为此,相关科研人员对重金属离子的污染问题进行了深入的研究，采取了多种措施对受污染的水体进行处理和修复。目前，已报道的去除水体中重金属离子的方法有：反渗透、离子交换、电化学沉降、氧化还原、生物处理及吸附技术。其中，吸附技术因易操作、高效、可重复利用、成本低而备受。而比表面积大的多孔材料对重金属离子具有良好的吸附效果，纳米纤维膜恰好具有高比表面积、高孔隙率以及内部连通的开孔结构等突出优势，从而使其在重金属离子的吸附分离方面表现出较好的吸附性能和循环利用性。

水处理膜大多由聚酯材料制备而成，然而聚酯的亲水性较差，因此降低了对水溶液的过滤效果。同时，由浓差极化和膜孔堵塞所造成的膜污染，导致膜设备可靠性降低，大大限制了其发展，改善纳米纤维膜的亲水性对提高重金属离子的吸附效率具有重要的作用。现有技术中中已经公开了对膜进行改进的制备方法，然而制备的纳米纤维膜的亲水性和重金属离子良好的吸附性能不能兼具，因此，有必要对综合性能优良的膜材料进行进一步开发。

发明内容

为了解决以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于吸附重金属离子的纳米纤维膜及其制备方法，从而进一步提高膜材料对重金属离子的吸附效果。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种用于吸附重金属离子的纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：

（1）改性聚对苯二甲酸类原料的制备

向聚对苯二甲酸类原料60-100份加入5-10倍重量份的间甲酚溶液中，然后加入10-20份的改性剂，在20-35℃的温度下搅拌反应40-60min，制得改性聚对苯二甲酸类原料；

（2）纤维膜母粒的制备

将40-70份步骤（1）制得的改性聚对苯二甲酸类原料加入体积比为1:4的二氯甲烷和三氟乙酸混合溶液中，在磁力搅拌的作用下溶解1-3h，将改性聚对苯二甲酸类原料配置成质量分数为10-16%的溶液；

将改性碳纳米管和氧化石墨烯的混合粉体10-30份加入2-5倍质量分数为8-16%的硅烷偶联剂的DMF溶液中，在55-80℃的温度下搅拌反应60-80min后，加入金属螯合剂20-40份继续搅拌反应1-2h，然后将温度降至30-40℃，使用乙醇萃取去除过量的硅烷偶联剂和重金属螯合剂，收集混合纳米粉体；

将改性聚对苯二甲酸类原料溶液、混合纳米粉体与聚羟基丁酸酯基共聚物9-15份、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸5-10份、羧甲基壳聚糖5-10份、聚丙烯酰胺6-12份、海藻酸钠8-14份、聚氧乙烯烷基酯3-6份、十二烷基苯磺酸钠3-6份、肉桂醛5-9份、二甲基丙烯酸乙二醇酯4-7份在高混机进行充分混合，然后经双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、过滤膜；

（3）改性薄膜料的制备

将聚甲基丙烯酸甲酯10-18份和步骤（2）制备的纤维膜母粒在高混机中高速混合均匀，备用；

（4）纳米纤维膜的制备