[发明专利]一种功能性PAN-HAP纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种功能性PAN‑HAP纳米纤维膜及其制备方法。其技术方案是：先将羟基磷灰石溶于极性有机溶剂中，再加入表面活性剂，超声分散，得到混合溶液；再将聚丙烯腈溶于极性有机溶剂中，磁力搅拌后加入所述混合溶液，得到静电纺丝前驱液；采用静电纺丝方法将所述静电纺丝前驱液制成PAN‑HAP纳米纤维膜，然后将所述PAN‑HAP纳米纤维膜在真空度为100～133Pa和温度为50～100℃的条件下干燥48～64h，制得功能性PAN‑HAP纳米纤维膜。本发明制备工艺简单，所制制品化学稳定性好、重复利用率高、对环境友好，吸附性能优良和应用范围广。

技术领域

本发明属于纳米纤维膜领域。具体涉及一种功能性PAN-HAP纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

随着工业发展越来越迅速，尤其是金属电镀、采矿、造纸和农药等行业的发展导致了工业废水的污染越来越严重，这些被污染的工业废水中存在大量的以铅为代表的重金属污染物(沈懿静.污水重金属去除研究进展[J].科学技术创新,2018(12):25-27)。目前常用的处理重金属工业废水的方法主要有：化学沉淀法、离子交换法、膜分离法、吸附法等。其中基于膜材料的吸附方法因为其吸附性能好、二次污染小的优点得到了众多学者的重视。近年来，因为静电纺丝技术制备的纳米纤维膜具有比表面积大、易于对纳米纤维表面进行化学或者物理途径改性的特点，使得静电纺丝技术在水处理领域有着较大的应用前景。

聚丙烯腈(PAN)，是一种常见的高分子聚合物，具有热稳定性好、可纺性好、经济实用等特点，是目前首选的静电纺丝基底材料。已有利用静电纺丝技术制得聚丙烯腈纳米纤维膜，并用乙二胺对其进行胺化改性，研究了胺化聚丙烯腈纳米纤维膜对水中铜离子的吸附性能。结果表明，胺化后的聚丙烯腈对水中铜离子的最大吸附量为54.08mg/g。然而，通过化学改性来提升纳米纤维膜吸附能力的方法不仅会破坏纳米纤维膜本身的结构，由于涉及到类似乙二胺、氢氧化钠等化学试剂的使用，会对环境造成二次污染(Chauque,E.F.C,Dlamini L N,Adelodun A A,et al.Modification of electrospun polyacrylonitrilenanofibers with EDTA for the removal of Cd and Cr ions from water effluents[J].Applied Surface Science,2016:S0169433216301787)(刘甜甜.聚丙烯腈基纳米纤维的制备及其对铜离子吸附性能研究[D].2016.)。

近些年来，羟基磷灰石(HAP)作为一种性能优良、价格低、来源广的环境友好型无机吸附剂，很多学者利用湿法纺丝等工艺制得掺杂HAP的吸附剂，提升了重金属吸附性能，但是存在着制备工艺复杂、化学稳定性差、重复利用率低的缺陷，因此难以得到广泛的应用。

发明内容

本发明旨在解决现有技术存在的缺陷，目的是提供一种工艺简单的功能性PAN-HAP纳米纤维膜的制备方法，用该方法制备的功能性PAN-HAP纳米纤维膜化学稳定性好、吸附性能优良、重复利用率高、环境友好和应用范围广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

步骤一、按羟基磷灰石∶极性有机溶剂∶表面活性剂的质量比为1∶(8.95～8.99)∶(0.01～0.05)，先将所述羟基磷灰石溶于所述极性有机溶剂中，再加入所述表面活性剂，超声分散20～30min，得到混合溶液。

步骤二、按聚丙烯腈∶极性有机溶剂∶所述混合溶液的质量比为1∶(4.81～10.39)∶(1.11～6.67)，先将所述聚丙烯腈溶于所述极性有机溶剂中，用磁力搅拌器搅拌24～60h，再加入混合溶液，得到静电纺丝前驱液。

步骤三、采用静电纺丝方法将所述静电纺丝前驱液制成PAN-HAP纳米纤维膜，然后将所述PAN-HAP纳米纤维膜在真空度为100～133Pa和温度为50～100℃的条件下干燥48～64h，制得功能性PAN-HAP纳米纤维膜。