具有壓花的復(fù)合吸附材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及吸附材料領(lǐng)域，具體是一種具有壓花的復(fù)合吸附材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]油類(lèi)通過(guò)不同途徑進(jìn)入水體環(huán)境形成含油廢水。含油廢水是一種量大、面廣且危害嚴(yán)重的廢水，其主要來(lái)源于石油工業(yè)、機(jī)械制造工業(yè)、運(yùn)輸工業(yè)和餐飲業(yè)等。含油廢水排入水體會(huì)造成嚴(yán)重的影響:水體溶解氧下降，產(chǎn)生惡臭，造成水質(zhì)惡化;水中生物因缺氧而死亡，并導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)等變味而不宜食用;海上鳥(niǎo)類(lèi)體表粘上溢油，會(huì)喪失飛行功能，甚至?xí)斐渗B(niǎo)類(lèi)死亡。另外，含油廢水也會(huì)污染大氣，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)。因此，對(duì)含油廢水的治理成為急需解決的問(wèn)題，對(duì)人類(lèi)生存和社會(huì)持續(xù)發(fā)展有重要意義。
[0003]對(duì)含油廢水的吸附法處理，主要是利用親油性材料的物理及化學(xué)吸附性能，吸附含油廢水中的溶解油和其他污染物的過(guò)程。吸附法對(duì)其他方法難以去除的一些大分子有機(jī)污染物的處理效果尤為顯著，經(jīng)處理后出水水質(zhì)好且比較穩(wěn)定，因而吸附法在含油廢水處理中有著不可取代的作用。吸附劑是吸附過(guò)程的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，根據(jù)不同的含油廢水處理工藝和經(jīng)濟(jì)性要求，可以采用不同類(lèi)型的吸附劑。
[0004]活性炭是一種經(jīng)過(guò)活化處理的多孔炭，為粉末狀或顆粒狀，具有巨大的比表面積和特別發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)，吸附能力強(qiáng)，吸附容量大，是最常用的水處理用吸附劑?；钚蕴祭w維是纖維活性炭是一種較之粉末狀或顆粒狀活性炭具有更強(qiáng)吸附能力的高效吸附劑，活性碳纖維為纖維狀，纖維上布滿(mǎn)微孔，其重量輕、吸附能力強(qiáng)，在工業(yè)和生活領(lǐng)域都有極大的應(yīng)用前景。但是，一些應(yīng)用場(chǎng)合不僅要求吸附材料具有較強(qiáng)的吸附能力，還需要利用吸附材料本身鎖住吸附物質(zhì)，以避免吸附物質(zhì)在轉(zhuǎn)移過(guò)程中泄漏，造成二次污染；因而，利用具有較強(qiáng)吸附能力的纖維活性碳，通過(guò)特殊工藝制造具有較好鎖控能力的吸附材料顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種兼具油污吸附能力和鎖控能力的材料。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有壓花的復(fù)合吸附材料，所述吸附材料由基質(zhì)層和包覆在基質(zhì)層表面的表層組成，吸附材料表面具有均勻分布的壓花，所述壓花呈三維結(jié)構(gòu)，所述基質(zhì)層為活性碳纖維，所述表層為中空纖絲和短纖維的混合物，所述混合物以不規(guī)則形態(tài)分布在活性碳纖維表面，且所述混合物與活性碳纖維表層緊密結(jié)合;所述中空纖絲的內(nèi)徑為300-600μπι，壁厚50-70μπι，所述短纖維的纖維長(zhǎng)度為l_3mm。
[0007]所述活性碳纖維的纖維直徑為5-10μπι，比表面積1000?1500m2/g，所述活性碳纖維均勻分布若干微孔，微孔平均孔徑為1.0-4.0nm。
[0008]所述短纖維為天然纖維、人造纖維或天然纖維與人造纖維的混合物。
[0009]—種上述具有壓花的復(fù)合吸附材料的制備方法，包括:
[0010]S1、調(diào)制紡絲液；
[0011]S2、將制備得到的紡絲液壓濾，并采用紡絲設(shè)備將紡絲液從兩個(gè)同心管組成的噴絲頭擠出，獲得未固結(jié)的中空纖絲，對(duì)中空纖絲進(jìn)行冷卻定型；
[0012]S3、將經(jīng)冷卻的中空纖絲敷設(shè)在活性碳纖維表面，其中，活性碳纖維的傳送速度小于中空纖絲擠出速度的兩倍，由此使中空纖絲以不規(guī)則形態(tài)分布在活性碳纖維表面；
[0013]S4、將漿狀短纖維漿料栗至中空纖絲和活性碳纖維表面；
[0014]S5、將短纖維、中空纖絲、活性碳纖維水刺交纏在一起；
[0015]S6、干燥S5所得材料；
[0016]S7、采用壓花圖案深度為0.8-1.2mm的壓花輥對(duì)S6所得材料進(jìn)行壓花處理，使材料表面產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)的壓花圖案。
[0017]所述S1具體包括:將反應(yīng)單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑與溶劑混合，于70_95°C攪拌反應(yīng)18-24h得微交聯(lián)凝膠，將基材加入微交聯(lián)凝膠中，于70?95°C條件下攪拌至基材與微交聯(lián)凝膠混勻，然后過(guò)濾除去固態(tài)雜質(zhì)，脫泡，靜置熟化即得紡絲液。
[0018]進(jìn)一步地，所述基材為聚砜、聚偏氟乙烯或聚醚砜;所述反應(yīng)單體為甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯;反應(yīng)單體的總重量不超過(guò)基材重量的一半，交聯(lián)劑的劑量為反應(yīng)單體總摩爾量的0.5%?2%，引發(fā)劑的劑量為反應(yīng)單體總重量1 %
?4%0
[0019]所述S2中，采用噴霧對(duì)中空纖絲進(jìn)行冷卻定型。
[0020]進(jìn)一步地，在對(duì)纖絲進(jìn)行噴霧冷卻時(shí)，所述噴霧溫度不高于10°C。
[0021 ] 進(jìn)一步地，所述中空纖絲的內(nèi)徑為300-600μηι，壁厚50-70μηι;所述活性碳纖維的纖維直徑為5-10μπι，比表面積1000?1500m2/g，所述活性碳纖維均勻分布若干微孔，微孔平均孔徑為 1.0-4.0nm ο
[0022]進(jìn)一步地，所述漿狀短纖維漿料由天然纖維、人造纖維或天然纖維與人造纖維混合調(diào)成的漿料，加入濕強(qiáng)劑、干強(qiáng)劑、助留劑和分散劑混合而制得。
[0023]由于上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為:
[0024](1)本發(fā)明在活性碳纖維表面包覆特制的中空纖絲和短纖維的混合物，并在表面制作壓痕穩(wěn)定的三維壓花，將各層材料緊密結(jié)合，既保留活性碳纖維超強(qiáng)的吸附能力，提高表面鎖控能力，減小吸附物質(zhì)滲漏，又使材料的強(qiáng)度得到提高，延長(zhǎng)使用壽命。
[0025](2)由于本發(fā)明采用的功能單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨和聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯與交聯(lián)劑通過(guò)自由基聚合形成了網(wǎng)狀的微交聯(lián)凝膠結(jié)構(gòu)，該微交聯(lián)凝膠與基材混合后與基材的分子鏈之間形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅加強(qiáng)了中空纖絲的吸附和鎖控能力，還使得吸附材料具有在使用過(guò)程中不易洗脫、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
[0026](3)中空纖絲一經(jīng)擠出即通過(guò)噴霧冷卻定型，降低纖絲的粘性，消除纖絲暴露于空氣中產(chǎn)生的靜電，避免纖絲于敷設(shè)在活性碳纖維前聚攏和粘結(jié)，提高中空纖絲在活性碳纖維表面的分散性，形成致密結(jié)構(gòu)。
[0027](4)將短纖維、中空纖絲、活性碳纖維水刺交纏在一起，可以使中空纖絲進(jìn)入活性碳纖維中，使得結(jié)合緊密，短纖維以其纖維長(zhǎng)度的優(yōu)勢(shì)能夠進(jìn)入中空纖絲活性碳纖維之間，形成致密結(jié)構(gòu)，使所制得的材料結(jié)構(gòu)更為可靠，不易脫落。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]實(shí)施例一:
[0030]本發(fā)明提供了一種具有壓花的復(fù)合吸附材料，所述吸附材料由基質(zhì)層和包覆在基質(zhì)層表面的表層組成，吸附材料表面具有均勻分布的壓花，所述壓花呈三維結(jié)構(gòu)，所述基質(zhì)層為活性碳纖維，所述表層為中空纖絲和短纖維的混合物，所述混合物以不規(guī)則形態(tài)分布在活性碳纖維表面，且所述混合物與活性碳纖維表層緊密