本發(fā)明涉及復(fù)合纖維，具體是一種大氣集水纖維及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、淡水資源是人類生存和發(fā)展的必要條件。受到人口的快速增長、城市工業(yè)化的加劇以及氣候變化等因素的影響，淡水資源面臨著日益緊張的局面。大氣中的水無處不在。即便在非常干旱的地區(qū)，大氣中也存在著相當(dāng)多的水蒸氣。因此，收集大氣中的水(awh)，并將其轉(zhuǎn)化為液態(tài)水成為干旱少雨等氣候惡劣區(qū)域的十分具有吸引力的策略。

2、水凝膠具有親水的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其能夠通過溶脹作用儲(chǔ)存一定量的水分子，并限制其流動(dòng)。因此，通過交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成的吸濕性水凝膠用來實(shí)現(xiàn)大氣集水是一種十分有吸引力的選擇。然而，現(xiàn)有水凝膠材料溶脹作用的速度較慢，極大地限制了水凝膠基材料的大氣集水效率。在水凝膠中引入潮解鹽能夠有效提高其大氣集水效率，但若結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的鹽泄漏問題。在水凝膠中引入能夠與鹽分子形成強(qiáng)界面作用的第二組分網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠，并用于束縛住鹽分子有望能夠解決這一問題。

3、近年來，吸濕聚合物凝膠由于其獨(dú)特的可溶脹性質(zhì)和豐富的功能可設(shè)計(jì)性而在水分收集和利用方面表現(xiàn)出巨大的潛力。到目前為止，已經(jīng)提出了各種吸濕聚合物凝膠，如多孔凝膠，鹽固定凝膠和含有吸濕非揮發(fā)性液體的凝膠，為各種與水分相關(guān)的應(yīng)用提供建設(shè)性概念，包括大氣水收集，淡水生產(chǎn)和能源管理。但目前所報(bào)道的塊狀和薄膜狀的大氣集水材料難以實(shí)現(xiàn)高透氣性以及高不規(guī)則表面貼合度。

4、因此，如何連續(xù)構(gòu)筑力學(xué)性能和大氣集水性能獲得協(xié)同提升的纖維狀大氣集水材料具有重要研究意義，但仍面臨巨大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種大氣集水纖維的制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

3、一種大氣集水纖維的制備方法，其包括以下步驟：

4、將海藻酸鈉與丙烯酰胺溶解于溶劑中，得到前驅(qū)紡絲液；

5、采用氯化鈣溶液作為凝固浴，將前驅(qū)紡絲液注入氯化鈣溶液中，經(jīng)過離子交換形成纖維前驅(qū)體；

6、將纖維前驅(qū)體取出靜置，待丙烯酰胺原位聚合生成聚丙烯酰胺后，再浸入氯化鋰溶液中通過鹽漬效應(yīng)負(fù)載氯化鋰，得到大氣集水纖維。

7、優(yōu)選地，所述溶劑為去離子水。

8、優(yōu)選地，所述前驅(qū)紡絲液中，海藻酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％-1.5％。

9、優(yōu)選地，所述前驅(qū)紡絲液中，丙烯酰胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％-7％。

10、優(yōu)選地，所述氯化鈣溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％-6％。

11、優(yōu)選地，所述氯化鋰溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％-8％。

12、優(yōu)選地，將海藻酸鈉與丙烯酰胺溶解于溶劑中，得到前驅(qū)紡絲液的步驟，具體包括：

13、將海藻酸鈉與丙烯酰胺添加至溶劑中，然后加熱至50-70℃，并進(jìn)行攪拌，使得海藻酸鈉與丙烯酰胺完全溶解，得到前驅(qū)紡絲液。

14、本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種采用上述制備方法制得的大氣集水纖維。

15、本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種上述的大氣集水纖維在大氣集水中的應(yīng)用。

16、本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種大氣集水裝置，包括加熱件和制冷機(jī)，以及還包括上述的大氣集水纖維。

17、本發(fā)明實(shí)施例提供的大氣集水纖維的制備方法，采用的海藻酸鈉生物相容性良好，具有優(yōu)異的吸水性能；而且，海藻酸鈉與聚丙烯酰胺構(gòu)筑的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能很好地束縛住氯化鋰，具有優(yōu)異的自持能力以及吸濕性能。因此，本發(fā)明實(shí)施例制得的大氣集水纖維的力學(xué)和吸濕性能優(yōu)良，與人體相容性良好，可以應(yīng)用于大氣水收集領(lǐng)域。

技術(shù)特征：

1.一種大氣集水纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣集水纖維的制備方法，其特征在于，所述溶劑為去離子水。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣集水纖維的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)紡絲液中，海藻酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％-1.5％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的大氣集水纖維的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)紡絲液中，丙烯酰胺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％-7％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣集水纖維的制備方法，其特征在于，所述氯化鈣溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％-6％。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大氣集水纖維的制備方法，其特征在于，所述氯化鋰溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6％-8％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大氣集水纖維的制備方法，其特征在于，將海藻酸鈉與丙烯酰胺溶解于溶劑中，得到前驅(qū)紡絲液的步驟，具體包括：

8.一種采用權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述制備方法制得的大氣集水纖維。

9.一種如權(quán)利要求8所述的大氣集水纖維在大氣集水中的應(yīng)用。

10.一種大氣集水裝置，包括加熱件和制冷機(jī)，其特征在于，還包括權(quán)利要求8所述的大氣集水纖維。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種大氣集水纖維及其制備方法和應(yīng)用，其屬于復(fù)合纖維技術(shù)領(lǐng)域，其中，該制備方法包括以下步驟：將海藻酸鈉與丙烯酰胺溶解于溶劑中，得到前驅(qū)紡絲液；采用氯化鈣溶液作為凝固浴，將前驅(qū)紡絲液注入氯化鈣溶液中，經(jīng)過離子交換形成纖維前驅(qū)體；將纖維前驅(qū)體取出靜置，待丙烯酰胺原位聚合生成聚丙烯酰胺后，再浸入氯化鋰溶液中通過鹽漬效應(yīng)負(fù)載氯化鋰，得到大氣集水纖維。本發(fā)明采用的海藻酸鈉生物相容性良好，具有優(yōu)異的吸水性能；而且，海藻酸鈉與聚丙烯酰胺構(gòu)筑的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能很好地束縛住氯化鋰，具有優(yōu)異的自持能力以及吸濕性能。因此，本發(fā)明制得的大氣集水纖維的力學(xué)和吸濕性能優(yōu)良，與人體相容性良好，可以應(yīng)用于大氣水收集領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：杜兆芳,韓俊峰,封其春,戎強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9