一種復合納米纖維膜及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境保護領域，尤其涉及一種復合納米纖維膜及其制備方法。
【背景技術】
[0002]重金屬是指相對密度大于4.5g/cm3的金屬。如銅、鉛、鋅、錫、鎳、鈷、銻、汞、鎘和鉍等。無論是空氣、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化為毒性更強的金屬有機化合物。大部分重金屬離子的毒性隨濃度和作用時間的增長而愈加嚴重。
[0003]近年來隨著現代工業的迅速發展，鉻污染問題也變得日漸突出。工業上如電鍍，鉛的臺煉，金屬加工，陶瓷材料的制作，玻璃的生產等都會產生大量的鉻。鉻污染會帶來許多健康問題，如會引起人體脫水、胃部疼痛、惡心、嘔吐、頭昏眼花、腹部脹痛、肺部機能受到損傷等，嚴重的會導致死亡。目前傳統的去除重金屬離子的方法包括化學沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法、吸附法等。但傳統的處理重金屬離子的處理方法有很多缺點如:操作復雜，成本較高，處理效率低，循環利用能力差等。因此，研究和開發新型可再生的吸附劑是處理重金屬廢水技術應關注的重點。
[0004]近年來納米材料日益引起人們的廣泛關注，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，與傳統的吸附劑相比具有納米結構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:容易發生團聚，難以固液分離，容易對水體造成二次污染等，使得其應用受到了很大的限制。近年來隨著靜電紡絲技術的發展，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有去除重金屬離子的能力，因此通過對納米纖維膜進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。
【發明內容】
[0005]本發明針對上述問題，提出了一種復合納米纖維膜及其制備方法。
[0006]本發明提供了一種復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)用去離子水反復沖洗，在60°C下干燥，得到復合納米纖維膜。
[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發生螯合反應的官能團。
[0011]進一步的，所述能與Mg(OH)2*生螯合反應的官能團，包括:> c=0, -CN, OC-N，或者-NH2。
[0012]進一步的，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Mg (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性；紡絲液的質量分數為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，紡絲時間為4-12h。
[0016]所述步驟⑵中，所述Mg2+溶液的質量分數為5-30% ;所加入氨水為l_5ml ；
[0017]水熱溫度為20_80°C ;水熱時間l_5h。
[0018]所述步驟(3)中，在60°C下干燥lh，得到所述復合納米纖維膜。
[0019]此外，本發明還提供了一種采用上述的制備方法得到的復合納米纖維膜。
[0020]本發明的復合納米纖維膜及其制備方法與傳統的吸附劑相比，具有生產工藝簡單，比表面積大，對Cr(VI)的去除效率高，易于固液分離，循環利用率高等優點。
【附圖說明】
[0021]下面將參照附圖描述本發明的具體實施例，其中:
[0022]圖1為本發明聚合物^g(OH)2復合納米纖維膜的制備流程示意圖；
[0023]圖2為本發明聚合物^g(OH)2復合納米纖維膜的示意圖；
[0024]圖3為使用本發明復合納米纖維膜吸附前后Cr(VI)離子溶液的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]本發明提供一種具有高效去除Cr(VI)能力的鎂系復合納米纖維膜，該復合納米纖維膜的制備方法大致描述如下:先通過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在納米纖維膜上的表面，進而得到聚合物^g(OH)2復合納米纖維膜。
[0026]以PA6麵g(0H)2復合納米纖維膜為例，本發明提供的一種可再生具有高效去除Cr(VI)的鎂系復合納米纖維膜，其制備方法包括如下主要步驟:
[0027](I)運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(優選l_5h)；
[0029](3)用去離子水反復沖洗，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域已知技術，本文中僅對紡絲液及靜電紡絲裝置的配置要點加以說明，不再對靜電紡絲方法進行贅述。
[0031]如上所述PA6的分子量為1.8-2萬，紡絲液PA6的質量分數為10-40 % (優選為12-20% )，靜電紡絲裝置的相關參數配置如下: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，紡絲時間為4_12h。所配Mg2+溶液質量分數為5-30%，所加氨水為l_5ml，水熱溫度為20_80°C，水熱時間l_5h。
[0032]為了使本發明的技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖和若干示例性實施例對本發明技術方案的實施作進一步詳細的說明。
[0033]實施例1
[0034]取1.6g PA6 (分子量為1.8-2.0萬)，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，調節紡絲參數如下: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,負極電壓-2KV,滾筒轉速為10r / min，紡絲溫度室溫，紡絲時間llh。稱取Ig無水硫酸鎂，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利用的復合納米纖維膜(也可稱作復合吸附劑)，置于250ml燒杯中，加入100ml Cr2072_(40mg / L)溶液，7天以后測定鉻離子的濃度，實驗結果表明，該復合納米纖維膜對Cr (VI)的最大吸附量達到158.2m