一種復(fù)合納米纖維膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合納米纖維膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬是指相對(duì)密度大于4.5g/cm3的金屬。如銅、鉛、鋅、錫、鎳、鈷、銻、汞、鎘和鉍等。無(wú)論是空氣、泥土、甚至食物和水中都含有重金屬。重金屬污染的威脅在于它不能被微生物分解，相反生物體可以富集重金屬，并且能將某些重金屬轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬有機(jī)化合物。大部分重金屬離子的毒性隨濃度和作用時(shí)間的增長(zhǎng)而愈加嚴(yán)重。
[0003]近年來(lái)隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，鉻污染問(wèn)題也變得日漸突出。工業(yè)上如電鍍，鉛的臺(tái)煉，金屬加工，陶瓷材料的制作，玻璃的生產(chǎn)等都會(huì)產(chǎn)生大量的鉻。鉻污染會(huì)帶來(lái)許多健康問(wèn)題，如會(huì)引起人體脫水、胃部疼痛、惡心、嘔吐、頭昏眼花、腹部脹痛、肺部機(jī)能受到損傷等，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致死亡。目前傳統(tǒng)的去除重金屬離子的方法包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法、吸附法等。但傳統(tǒng)的處理重金屬離子的處理方法有很多缺點(diǎn)如:操作復(fù)雜，成本較高，處理效率低，循環(huán)利用能力差等。因此，研究和開發(fā)新型可再生的吸附劑是處理重金屬?gòu)U水技術(shù)應(yīng)關(guān)注的重點(diǎn)。
[0004]近年來(lái)納米材料日益引起人們的廣泛關(guān)注，許多種類的納米材料被用于重金屬離子的去除，如:活性炭、Fe3O4, A100H、Mg(OH)2等，與傳統(tǒng)的吸附劑相比具有納米結(jié)構(gòu)的吸附劑比表面積大，吸附效率高。然而由于納米粉體本身也具有一定的缺陷，如:容易發(fā)生團(tuán)聚，難以固液分離，容易對(duì)水體造成二次污染等，使得其應(yīng)用受到了很大的限制。近年來(lái)隨著靜電紡絲技術(shù)的發(fā)展，靜電紡納米纖維膜逐漸用于重金屬離子的去除如:殼聚糖納米纖維膜。由于大部分靜電紡納米纖維膜并沒(méi)有去除重金屬離子的能力，因此通過(guò)對(duì)納米纖維膜進(jìn)行修飾改性使其具有吸附重金屬離子的能力逐漸成為人們研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種復(fù)合納米纖維膜及其制備方法。
[0006]本發(fā)明提供了一種復(fù)合納米纖維膜的制備方法，所述方法包括如下步驟:
[0007](I)采用靜電紡絲的方法制備聚合物納米纖維膜；
[0008](2)將所述聚合物納米纖維膜浸泡在Mg2+溶液中，加入氨水，水熱處理；
[0009](3)用去離子水反復(fù)沖洗，在60°C下干燥，得到復(fù)合納米纖維膜。
[0010]所述步驟(I)中，制備所述聚合物納米纖維膜所選用的聚合物具有能與Mg(OH)2發(fā)生螯合反應(yīng)的官能團(tuán)。
[0011]進(jìn)一步的，所述能與Mg(OH)2*生螯合反應(yīng)的官能團(tuán)，包括:> c=0, -CN, OC-N，或者-NH2。
[0012]進(jìn)一步的，所述聚合物包括:聚酰胺6(PA6)、聚丙烯腈(PAN)、或者熱塑性聚酯彈性體(TPEE)。
[0013]所述步驟(2)中，所述Mg2+溶液包括=MgSO4溶液、MgCl2溶液，或者M(jìn)g (NO3)2溶液。
[0014]其中，所述聚合物的分子量大于105。
[0015]所述步驟(I)中，溶解所述聚合物所用的溶劑具有揮發(fā)性；紡絲液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-40%;紡絲電壓為16-24KV ;所用針頭直徑為0.6-1.0mm ;接收距離為10_20cm ;接收物為鋁箔，紡絲時(shí)間為4-12h。
[0016]所述步驟⑵中，所述Mg2+溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-30% ;所加入氨水為l_5ml ；
[0017]水熱溫度為20_80°C ;水熱時(shí)間l_5h。
[0018]所述步驟(3)中，在60°C下干燥lh，得到所述復(fù)合納米纖維膜。
[0019]此外，本發(fā)明還提供了一種采用上述的制備方法得到的復(fù)合納米纖維膜。
[0020]本發(fā)明的復(fù)合納米纖維膜及其制備方法與傳統(tǒng)的吸附劑相比，具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，比表面積大，對(duì)Cr(VI)的去除效率高，易于固液分離，循環(huán)利用率高等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]下面將參照附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中:
[0022]圖1為本發(fā)明聚合物^g(OH)2復(fù)合納米纖維膜的制備流程示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明聚合物^g(OH)2復(fù)合納米纖維膜的示意圖；
[0024]圖3為使用本發(fā)明復(fù)合納米纖維膜吸附前后Cr(VI)離子溶液的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明提供一種具有高效去除Cr(VI)能力的鎂系復(fù)合納米纖維膜，該復(fù)合納米纖維膜的制備方法大致描述如下:先通過(guò)靜電紡絲的方法制備聚合物納米纖維膜；然后將聚合物納米纖維膜浸泡在Mg2+溶液中，加入氨水，水熱處理，使氫氧化鎂晶體生長(zhǎng)在納米纖維膜上的表面，進(jìn)而得到聚合物^g(OH)2復(fù)合納米纖維膜。
[0026]以PA6麵g(0H)2復(fù)合納米纖維膜為例，本發(fā)明提供的一種可再生具有高效去除Cr(VI)的鎂系復(fù)合納米纖維膜，其制備方法包括如下主要步驟:
[0027](I)運(yùn)用靜電紡絲的方法制備PA6納米纖維膜；
[0028](2)將PA6納米纖維膜浸泡在Mg2+溶液中，加入氨水，水熱處理(優(yōu)選l_5h)；
[0029](3)用去離子水反復(fù)沖洗，60°C下干燥lh，即可得到具有高效去除Cr(VI)的PA60Mg (OH) 2復(fù)合納米纖維膜。
[0030]其中，上述步驟(I)，采用靜電紡絲的方法制備PA6納米纖維膜屬于本領(lǐng)域已知技術(shù)，本文中僅對(duì)紡絲液及靜電紡絲裝置的配置要點(diǎn)加以說(shuō)明，不再對(duì)靜電紡絲方法進(jìn)行贅述。
[0031]如上所述PA6的分子量為1.8-2萬(wàn)，紡絲液PA6的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10-40 % (優(yōu)選為12-20% )，靜電紡絲裝置的相關(guān)參數(shù)配置如下:紡絲電壓為16-24KV，所用針頭直徑為
0.6-1.0mm ;接收距離為10_20cm ;接收物為鋁箔，紡絲時(shí)間為4_12h。所配Mg2+溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-30%，所加氨水為l_5ml，水熱溫度為20_80°C，水熱時(shí)間l_5h。
[0032]為了使本發(fā)明的技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖和若干示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]實(shí)施例1
[0034]取1.6g PA6 (分子量為1.8-2.0萬(wàn))，加入1ml甲酸溶解，攪拌12h，待用。
[0035]將紡絲液注入靜電紡絲裝置，調(diào)節(jié)紡絲參數(shù)如下:噴絲口到收集裝置(圖1中的Collector)的距離為15cm,紡絲液流速為1.8mL / h,正極電壓20KV,負(fù)極電壓-2KV,滾筒轉(zhuǎn)速為10r / min，紡絲溫度室溫，紡絲時(shí)間llh。稱取Ig無(wú)水硫酸鎂，放入一定量去離子水的燒杯中，攪拌溶解。加入一定質(zhì)量的PA6納米纖維膜，待納米纖維膜與鋁箔分離后，將鋁箔取出。再往溶液中慢慢滴加3ml氨水，保鮮膜封口，40°C恒溫水浴2h。將膜取出，去離子水沖洗，60°C烘干。
[0036]取上述制備的高效可循環(huán)利用的復(fù)合納米纖維膜(也可稱作復(fù)合吸附劑)，置于250ml燒杯中，加入100ml Cr2072_(40mg / L)溶液，7天以后測(cè)定鉻離子的濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合納米纖維膜對(duì)Cr (VI)的最大吸附量達(dá)到158.2m