[发明专利]偕胺肟化聚丙烯腈纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了偕胺肟化聚丙烯腈纤维及其制备方法和应用，其中，所述方法包括：(1)提供聚丙烯腈纤维；(2)将所述聚丙烯腈纤维与盐酸羟胺溶液混合，得到偕胺肟化聚丙烯腈纤维，其中，所述聚丙烯腈纤维的直径为14～20微米。由此，该方法通过将直径为14～20微米的聚丙烯腈纤维与盐酸羟胺混合发生反应，由于该聚丙烯腈纤维有较大的直径，因此仅使聚丙烯腈纤维的外层与盐酸羟胺发生偕胺肟化反应，而纤维芯层不发生反应，使得内层依然保持高力学强度的属性，从而使得得到的偕胺肟化聚丙烯腈纤维具有较高的力学强度，解决现有的偕胺肟化聚丙烯腈纤维力学性能差不能反复使用的难题。

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体而言，本发明涉及一种偕胺肟化聚丙烯腈纤维及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业化活动日趋频繁，水体重金属污染现象变得越来越严重。聚丙烯腈由于具有氰基官能团可发生偕胺肟化反应，生成的偕胺肟基可以与金属离子反应形成稳定的配合物，因此使得聚丙烯腈具有吸附金属离子的作用，且有很强的选择性。聚丙烯腈纤维具有直径小、比表面积大的特点，偕胺肟化聚丙烯腈纤维的比表面积要远高于偕胺肟化的聚丙烯腈树脂，从而使得偕胺肟化聚丙烯腈纤维与重金属离子的接触面积更大。且由于直径小，溶液中金属离子能够快速扩散进入纤维内部，对重金属离子迅速达到吸附平衡。

聚丙烯腈的氰基可以通过偕胺肟化反应形成偕胺肟基，具有良好的吸附性能，偕胺肟化PAN纤维可望作为吸附材料。但现有技术由于肟化反应程度控制问题，使纤维由表层到芯层都发生偕胺肟化反应，纤维发生溶并成团，与溶液接触面积极大减少；另外存在纤维中偕胺肟基含量越大，纤维强度越低的问题，使聚丙烯腈纤维不能反复利用。

因此，现有的PAN纤维的偕胺肟化技术有待改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种偕胺肟化聚丙烯腈纤维及其制备方法和应用，该方法通过将直径为14～20微米的聚丙烯腈纤维与盐酸羟胺混合发生反应，由于该聚丙烯腈纤维有较大的直径，因此仅使聚丙烯腈纤维的外层与盐酸羟胺发生偕胺肟化反应，而纤维芯层不发生反应，使得内层依然保持高力学强度的属性，从而使得得到的偕胺肟化聚丙烯腈纤维具有较高的力学强度，解决现有的偕胺肟化聚丙烯腈纤维力学性能差不能反复使用的难题。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备偕胺肟化聚丙烯腈纤维的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：(1)提供聚丙烯腈纤维；(2)将所述聚丙烯腈纤维与盐酸羟胺溶液混合，得到偕胺肟化聚丙烯腈纤维，其中，所述聚丙烯腈纤维的直径为14～20微米。

优选的，在步骤(2)中，所述聚丙烯腈纤维与所述盐酸羟胺溶液的质量比为(1～2)：100。

优选的，在步骤(2)中，所述盐酸羟胺溶液浓度为20～40g/L。

优选的，在步骤(2)中，所述聚丙烯腈纤维与所述盐酸羟胺溶液混合温度为35～65摄氏度，时间为30～60分钟。

优选的，在步骤(2)中，所述偕胺肟化聚丙烯腈纤维肟化反应深度为2～4微米，肟化反应程度为30～40％。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种偕胺肟化聚丙烯腈纤维。根据本发明的实施例，所述偕胺肟化聚丙烯腈纤维采用上述方法制备得到。

在本发明的第三个方面，本发明提出了一种处理含重金属离子废液的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：(a)将上述所述的偕胺肟化聚丙烯腈纤维浸入含重金属离子废液中，以便吸附所述废液中重金属离子；(b)将步骤(a)得到的吸附重金属离子的纤维取出浸入到强酸性溶液中，以便脱附重金属离子。

优选的，在步骤(b)中，所述强酸性溶液pH值为0.1～2。