CN106215910A - 一种酸性阳离子交换纤维的制备方法 - Google Patents

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陆启湖
李健
周钰明
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Abstract

本发明公开一种酸性阳离子交换纤维的制备方法，包括下述步骤：将聚丙烯纤维加入到适量的有机醇中，并加入二乙烯三胺，搅拌状态下于回流反应，产物用水洗涤、晾干，得到预处理聚丙烯纤维；将预处理后的聚丙烯纤维浸泡于含有硫酸亚铁铵和丙烯酰胺的水溶液体系中，通氮气15min，80℃水浴接枝反应6h；反应结束后除去丙烯酰胺单体，依次用水、酸清洗产物，最后用水洗至中性，烘干至恒重，得弱碱性离子交换纤维。本发明弱碱性离子交换纤维选择聚丙烯纤维进行辐照改性，可以对SO2、HCl、Cl2、HF等酸性气体以及水相中的阴离子有机污染物进行有效吸附，并且吸附速度快，吸附容量大。

Description

一种酸性阳离子交换纤维的制备方法
技术领域
本发明属于纤维材料的制备领域，具体是一种酸性阳离子交换纤维的制备方法。
背景技术
离子交换纤维是一种纤维状离子交换材料，当离子交换纤维跟电解质溶液接触时，纤维上的离子能跟溶液里的离子作有选择性的交换。它分阳离子交换纤维、阴离子交换纤维和两性离子交换纤维。离子交换纤维可用于吸附重金属及色素，其作为新性功能高分子材料，具有独特的化学及物理吸附和分离性能，在一些相关领域有着不可替代的作用，是继活性炭之后发展起来的一种高效吸附材料，因其表面积大、离子交换速度快、易再生、适用性广泛而成为环境污染治理技术领域的一个研究热点。
吸附过滤是当前水质深度净化处理中的重要单元技术。目前，常用的吸附材料有活性炭、活性氧化铝及离子交换树脂等，它们虽能有效地吸附各种污染物，但由于其较低的吸附容量、较慢的吸附速度和较差的机械稳定性等，使其广泛应用受到限制。
离子交换纤维是继离子交换树脂之后出现的一种新型吸附分离材料，多采用有经济价廉的合成纤维如：聚氯乙烯、聚乙烯醇基聚丙烯腈等纤维为原料，经化学改性、接枝共聚等逐级处理，产生活性位点包括酸性、碱性以及螯合等化学官能团。在应用过程中，具有传质距离短、吸附速率快、净除率高等明显的动力学优势。
发明内容
为了克服上述现有技术所存在的不足，本发明提供一种酸性阳离子交换纤维的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种酸性阳离子交换纤维的制备方法，包括下述步骤：
(1)将聚丙烯纤维加入到适量的有机醇中，并加入二乙烯三胺，搅拌状态下于回流反应，产物用水洗涤、晾干，得到预处理聚丙烯纤维；
(2)将预处理后的聚丙烯纤维浸泡于含有硫酸亚铁铵和丙烯酰胺的水溶液体系中，通氮气15min，80℃水浴接枝反应6h；反应结束后除去丙烯酰胺单体，依次用水、酸清洗产物，最后用水洗至中性，烘干至恒重，得弱碱性离子交换纤维。
所述步骤(1)中有机醇为乙二醇、三甘醇、丙三醇中的一种。
所述步骤(2)水溶液体系中丙烯酰胺浓度为25％，硫酸亚铁铵浓度为0.25％。
所述步骤(2)中酸为1-5％的盐酸、硫酸、醋酸和硝酸溶液中的一种。
所述步骤(2)烘干至恒重具体是在70℃真空烘箱中保持24h。
所述步骤(2)中聚丙烯纤维与丙烯酰胺的重量比为1:8-10。
本发明的有益效果：本发明提供的酸性阳离子交换纤维选择聚丙烯纤维在辐照下引发接枝，离子交换树脂具有很大的比表面，交换和洗脱速度快，具有明显的动力学优势；可以对SO2、HCl、Cl2、HF等酸性气体以及水相中的阴离子有机污染物进行有效吸附，并且吸附速度快，吸附容量大。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明，但不是对本发明的限制。
实施例1
1、将20g聚丙烯纤维加入到150ml乙二醇中，并加入40g二乙烯三胺，搅拌状态下于回流反应，产物用水洗涤、晾干，得到预处理聚丙烯纤维，备用。
2、将1g预处理后的聚丙烯纤浸泡于40mL含有0.1g硫酸亚铁铵和10g丙烯酰胺的水溶液体系中，通氮气15min，80℃水浴接枝反应6h；反应结束后除去丙烯酰胺单体，产物用水洗涤三次，1％的盐酸水溶液清洗两次，最后用水洗至中性，在70℃真空烘箱中保持24h恒重，得弱碱性离子交换纤维。
实施例2
1、将25g聚丙烯纤维加入到165ml乙二醇中，并加入35g二乙烯三胺，搅拌状态下于回流反应，产物用水洗涤、晾干，得到预处理聚丙烯纤维，备用。
2、将1.5g预处理后的聚丙烯纤浸泡于32mL含有0.08g硫酸亚铁铵和8g丙烯酰胺的水溶液体系中，通氮气15min，80℃水浴接枝反应6h；反应结束后除去丙烯酰胺单体，产物用水洗涤3次，3％的硫酸溶液洗涤三次，最后用水洗至中性，在70℃真空烘箱中保持24h恒重，得弱碱性离子交换纤维。
实施例3
1、将22g聚丙烯纤维加入到130ml乙二醇中，并加入45g二乙烯三胺，搅拌状态下于回流反应，产物用水洗涤、晾干，得到预处理聚丙烯纤维，备用。
2、将1.2g预处理后的聚丙烯纤浸泡于36mL含有0.09g硫酸亚铁铵和9g丙烯酰胺的水溶液体系中，通氮气15min，80℃水浴接枝反应6h；反应结束后除去丙烯酰胺单体，产物用水洗涤三次，5％的硝酸水溶液清洗两次，最后用水洗至中性，在70℃真空烘箱中保持24h恒重，得弱碱性离子交换纤维。
上述实施例中步骤1还可用下述步骤代替：将聚丙烯纤维用丙酮洗净，在80℃条件下真空干燥3h，干燥后的聚丙烯纤维置于硫酸纸袋中在室温下接受γ射线辐照，以1kGy/h的辐照剂量率辐照时间为12h，取出辐照后的聚丙烯纤维，放入干燥器中干燥，备用。
本发明提供的酸性阳离子交换纤维选择聚丙烯纤维在辐照下引发接枝，离子交换树脂具有很大的比表面，交换和洗脱速度快，具有明显的动力学优势；可以对SO2、HCl、Cl2、HF等酸性气体以及水相中的阴离子有机污染物进行有效吸附，并且吸附速度快，吸附容量大。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种酸性阳离子交换纤维的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将聚丙烯纤维加入到适量的有机醇中，并加入二乙烯三胺，搅拌状态下于回流反应，产物用水洗涤、晾干，得到预处理聚丙烯纤维；
(2)将预处理后的聚丙烯纤维浸泡于含有硫酸亚铁铵和丙烯酰胺的水溶液体系中，通氮气15min，80℃水浴接枝反应6h；反应结束后除去丙烯酰胺单体，依次用水、酸清洗产物，最后用水洗至中性，烘干至恒重，得弱碱性离子交换纤维。
2.根据权利要求1所述的一种酸性阳离子交换纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机醇为乙二醇、三甘醇、丙三醇中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种酸性阳离子交换纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)水溶液体系中丙烯酰胺浓度为25％，硫酸亚铁铵浓度为0.25％。
4.根据权利要求1所述的一种酸性阳离子交换纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中酸为1-5％的盐酸、硫酸、醋酸和硝酸溶液中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种酸性阳离子交换纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)烘干至恒重具体是在70℃真空烘箱中保持24h。
6.根据权利要求1所述的一种酸性阳离子交换纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中聚丙烯纤维与丙烯酰胺的重量比为1:8-10。
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