[发明专利]一种具有重金属吸附功能的羟基磷灰石平板丝复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种具有重金属吸附功能的羟基磷灰石平板丝复合材料制备方法。包括以下步骤：将蚕置于平板吐丝床上，待吐丝尽后，将已吐丝的蚕自平板吐丝床上取下，获得平板丝；用饱和氯化钙溶液淋洗得到的平板丝完成平板丝的预钙化；之后将平板丝贴合在钛板电极上，形成复合SF/Ti片作为阴极电极，备用；将硝酸钙·四水、磷酸二氢铵在室温下混合搅拌，混匀后用氢氧化钠调节溶液pH到5.5完成电解液的制备。以平面丝作为有机载体，羟基磷灰石作为无机成分复合成膜，该复合材料在电镜下表现为多孔的微观结构，表现出极高废水重金属吸附效率。

技术领域

本发明属于丝素平板丝的加工方法，具体涉及一种具有重金属吸附功能的羟基磷灰石平板丝复合材料制备方法。

背景技术

羟基磷灰石(HAP)是目前研究较热的新型环境功能材料，其晶系为六方晶系，单位晶胞中含有10个Ca²⁺、6个PO₄²⁺和2个OH^-，可以与众多阳、阴离子发生交换作用。并且羟基磷灰石由于特殊的孔状结构和表面化学性质，已成为修复重金属环境污染的重要材料，并在工业废水治理、废气治理等方面也得到广泛的应用，且显示出极大的利用价值。它可有效吸附并去除水中的Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Ni ²⁺等重金属离子。但羟基磷灰石本身的宏观存在形式并不利于吸附过程，需辅以有效载体，提高HAp的离子交换和吸附能力。因此，如何充分利用载体控制羟基磷灰石存在状态制备出具有良好重金属吸附功效的复合材料成为废水治理领域的研究热点之一。

平面丝是一种特殊的蚕茧制品，通过人为控制蚕的正常习性，迫使蚕在平面状的吐丝床上进行吐丝，以此所获得的丝称之为平面丝，是一种具有极大应用前景的有机支架。其保留了蚕丝本身易于降解、透气透湿以及良好的吸附能力等特性。并且主要由动物蛋白组成的蚕丝本身所具有的羧基能很好地结合钙离子进而调控羟基磷灰石的形成及形貌。研究表明，丝素纤维和丝素蛋白膜在羟基磷灰石矿化液中能很好的调控羟基磷灰石的成核和生长，所得到的各种形貌的羟基磷灰石表现出不同的吸附能力。

电化学沉积羟基磷灰石技术是利用电场从电解液中沉积粒子到导电基体上从而得到羟基磷灰石涂层的方法。在通电的情况下，阴极表面由于水的电解，产生氢气，导致局部pH随电流强度的增大而升高；在较高pH下，电解液中的Ca²⁺和H₂PO^4-与溶液中的OH^-反应，导致溶液局部过饱和，当饱和程度达到磷酸钙盐化合物溶解度时，在阴极上即可沉积出相对应条件的磷酸钙盐涂层。

现有技术中未公开有在平面丝上沉积羟基磷灰石并将羟基磷灰石平板丝作为污水处理复合材料的报道。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种具有重金属吸附功能的羟基磷灰石平板丝复合材料制备方法，以平面丝作为有机载体，羟基磷灰石作为无机成分复合成膜，该复合材料在电镜下表现为多孔的微观结构，表现出极高废水重金属吸附效率。此外，不同的浓度配比表现为不同的膜表面沉积形态和结构，生产中可通过浓度配比的调节来控制产品的微观性状，以达到不同的吸附作用。

本发明采用的技术方案具体包括以下步骤：

步骤1)将蚕置于平板吐丝床上，待吐丝尽后，将已吐丝的蚕自平板吐丝床上取下，获得平板丝。

步骤2)用饱和氯化钙溶液淋洗步骤1)得到的平板丝完成平板丝的预钙化，预钙化后的平板丝结合丝素纤维活性位点，加速了下述步骤4)中羟基磷灰石电化学成核；之后将平板丝贴合在钛板电极上，形成复合SF/Ti片作为阴极电极，备用；

步骤3)将硝酸钙·四水、磷酸二氢铵在室温20-25℃下混合搅拌，混匀后用氢氧化钠调节溶液pH到5.5完成电解液的制备；