[发明专利]一种磷高通量吸附纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷高通量吸附纳米纤维膜及其制备方法，属于污水处理技术领域。该方法包括以下步骤：将PVA和PEI按质量比3∶1加入去离子水中，于60～90℃完全溶解后得到PVA/PEI溶液，然后将La(NO₃)₃·6H₂O加入PVA/PEI溶液中得到静电纺丝溶液，静电纺丝溶液中PVA和PEI的总质量与La(NO₃)₃的质量比为1∶10～1∶1，静电纺丝溶液中PVA和PEI的总含量为8～12wt.％；然后静电纺丝得到电纺膜；最后将得到的电纺膜置于60℃真空干燥箱中，加入0.1～5wt.％戊二醛熏蒸，然后取出电纺膜放入碱液中浸泡，再经去离子水清洗至中性后干燥即得目标产物。本发明采用全水性配方制备纳米纤维膜，制备步骤简单，制得的磷高通量吸附纳米纤维膜可对低浓度、大水量、高流速水体中磷进行高效吸附，磷去除率达到100％。

技术领域

本发明涉及一种磷高通量吸附纳米纤维膜及其制备方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

自然水体中过量的磷元素是水体富营养化及藻类过度繁殖的限制性元素，因此控制排水中的磷浓度并去除已存在自然水体中的磷元素，是控制水体富营养化及藻类爆发的关键。但现有去除和方法难以解决自然水体中磷的高通量(大水量、低浓度、高流速)去除问题。

对于水体中磷的去除方法中，吸附法具有可操作性强，成本低廉等优势。但对于低浓度、大水量、高流速的磷进行吸附去除，其吸附回收材料应具有大吸附容量，同时应该具有高效选择性及高吸附速率的特性。相对应的材料应具有大比表面积、多孔结构、吸附选择性、吸附活性位点密集且均匀分布、高结构强度且脱附条件简单等特性。现有的天然、改性或合成材料在处理效果及应用上均有一定的局限性，体现在自身形态及功能的限制上，如粉末状无法均匀分散且易流失、磷吸附选择性差、结构强度不足、无法再生、及析出毒性等问题上。

静电纺丝技术能够有效的实现吸附核心的密集均匀分布，且形成的纳米纤维结构能够充分支撑纳米级吸附核心。如公开号为CN105617990A的发明专利公开了一种同时强化去除痕量磷和有机物的吸附剂及其制备方法，采用该方法制备的镧-PAN基碳纳米纤维材料可以有效地控制水中磷和有机物的含量，但该纳米材料采用油性配方，制备过程中使用大量的有机溶剂，从而造成成本远高于其他廉价吸附材料，而且在高静电压条件下容易起火造成事故，很难得到实际应用。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种磷高通量吸附纳米纤维膜及其制备方法，该纳米纤维膜采用全水性配方制备，制备步骤简单，制得的磷高通量吸附纳米纤维膜可对低浓度、大水量、高流速水体中磷进行高效吸附，磷去除率达到100％。

为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：

一种磷高通量吸附纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将PVA和PEI按质量比3∶1加入去离子水中，于60～90℃完全溶解后得到PVA/PEI溶液，然后将La(NO₃)₃·6H₂O加入PVA/PEI溶液中得到静电纺丝溶液；其中，静电纺丝溶液中PVA和PEI的总质量与La(NO₃)₃的质量比为(10～1)∶1，静电纺丝溶液中PVA和PEI的总含量为8～12wt.％；

(2)将步骤(1)得到的静电纺丝溶液通过静电纺丝设备进行静电纺丝得到电纺膜；

(3)将步骤(2)得到的电纺膜置于45～75℃真空干燥箱中，加入0.1～5wt.％戊二醛溶液熏蒸，然后取出电纺膜放入碱液中浸泡，再经去离子水清洗至中性后干燥，得到磷高通量吸附纳米纤维膜。

优选地，步骤(2)所述的静电纺丝的参数为：纺丝电压为15～30kv，接收距离为15～30cm。

优选地，步骤(3)中加入戊二醛熏蒸的时间为6h。