CN106975458A - 一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，本发明首先将丝瓜络表面采用等离子体处理和碱处理等手段改性处理，纤维表面的吸附性增强，结晶度下降，与硅烷改性剂有效接触面积增大，浸泡于硅烷偶联剂的乙醇溶液中使得偶联剂能迅速被吸附到丝瓜络表面，丝瓜络表面的羟基与偶联剂水解所形成的硅醇发生了缩聚反应形成氢键，再经过微波的烘干、脱水作用形成稳定的化合键，实现偶联剂在丝瓜络表面的包覆，减免纤维的溶胀，降低了材料亲水性，延长了使用寿命，本发明相对于在吸附方面最为广泛应用的活性炭而言，有价格低廉，基体流失少，可生物降解，可反复利用，使用寿命长等优点。

Description

一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法
技术领域
本发明涉及天然高分子改性技术领域，具体涉及一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法。
背景技术
传统的净水方法，主要是利用活性炭颗粒的多孔性，采用制作活性炭柱或活性炭颗粒滤层外包PP棉的方式来处理自来水。近年来，由于家用净水器提出了小型化、便捷化的要求，在欧美等发达国家开始研制净水器专用活性炭过滤纸。活性炭过滤纸是以植物纤维作为载体，将活性炭粉末、化学纤维和功能助剂加入纸浆中抄造而成的具有多孔网络结构的一种过滤材料，对水中的余氯及有机物杂质有良好的截留、吸附和过滤作用。它不但保留了活性炭良好的过滤性能，而且将粉末材料变成可卷曲加工的纸页状材料，使粉末活性炭能固着在纸页中，而纸页的均匀性更进一步提高了过滤水的纯净程度，还解决了活性炭柱更换麻烦和出黑水的问题。基于此，文献《净水器过滤纸的研制》采用木质活性炭为主要原料，利用植物纤维提供网状结构，再添加涤纶纤维来改善纸页的过滤性能，制备了可以满足过滤要求的净水器专用活性炭过滤纸。
文献中采用木质活性炭为主要原料，活性炭制备时消耗的能耗高且活性炭的质地参数和表面官能团也是影响过滤纸吸附性能的重要因素。天然丝瓜络具有天然密布的网状纤维结构，主要是由纤维素和木质素、果胶等成分组成。因而采用天然丝瓜络代替目前常用的活性炭作为过滤纸的填料完全顺应目前人们回归自然的愿望和政府的节能减排战略。
但丝瓜络的表面富含羟基，这些羟基使得纤维具有很高的吸水性，在水体中容易造成降解，导致过滤纸使用寿命过短，从而影响其在净水器中的应用价值。因次，必须对丝瓜络进行疏水改性，通过不同程度地减少纤维表面的羟基，以降低丝瓜络的亲水性，达到延长使用寿命的目的。
发明内容
本发明的目的就是提供一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的：
一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将丝瓜成熟的果实，去皮去核，剪成小块用清水洗净，烘干粉碎过60-80目筛，放入等离子体石英反应器上进行处理得等离子体处理丝瓜络；
（2）将步骤（1）等离子体处理丝瓜络浸泡于2wt.%NaOH溶液中，微波间歇辐射处理，抽滤，先用稀盐酸清洗至无OH-，再用去离子水洗至中性，烘干备用；
（3）往95wt.%的乙醇水溶液中加入乙酸调节pH为4.5-5.5，加入硅烷偶联剂超声分散5-10分钟，配成1wt.%的硅烷偶联剂的乙醇溶液；
（4）将步骤（2）中碱处理后的丝瓜络浸泡于步骤（3）中混合溶液中，取出并水洗至中性，烘干，微波辐射一段时间后，再置于烘箱中烘至恒量，最后保存于干燥器中备用。
所述步骤（1）中称取100mg丝瓜络粉末在常温常压条件下放入等离子体石英反应器上处理10s，放电条件为：电极间距离为10mm，电源功率为100W；其中等离子体气体为氧气、氮气、氩气及空气中的至少一种。
所述步骤（2）中，用700W微波间歇辐射30min，其中辐射间隔为10min，每次辐射10min；所述的稀盐酸为体积比为（1+9）的水溶液。
所述步骤（3）中硅烷偶联剂为KH550、3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨基硅烷中的至少一种。
所述步骤（4）中浸泡30min，取出并水洗至中性，烘干，700W微波辐射180s，再置于85℃烘箱中烘至恒量。
本发明有以下有益效果：本发明将丝瓜络表面采用等离子体处理和碱处理等手段改性后再浸泡于硅烷偶联剂的乙醇溶液中进行改性反应，疏水性和吸附性均得到改善；等离子体处理可有效去除纤维素周围的木质素，增加孔洞和吸附比表面，丝瓜络纤维表面出现明显的沟槽，比表面积增大，而且由于等离子体氧化作用，减弱了分子间的氢键作用，结晶区受到部分破坏，导致结晶度下降吸附性能增强；碱处理可使得纤维原纤化，即纤维束变小，长径比增大，与硅烷改性剂有效接触面积增大，使得偶联剂能迅速被吸附到丝瓜络表面，丝瓜络表面的羟基与偶联剂水解所形成的硅醇发生了缩聚反应形成氢键，再经过微波的烘干、脱水作用形成稳定的化合键，实现偶联剂在丝瓜络表面的包覆，减免纤维的溶胀，降低了材料亲水性，延长了使用寿命，本发明相对于在吸附方面最为广泛应用的活性炭而言，有价格低廉，基体流失少，可生物降解，可反复利用，使用寿命长等优点。
具体实施方式
一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将丝瓜成熟的果实，去皮去核，剪成小块用清水洗净，烘干粉碎过60-80目筛，放入等离子体石英反应器上进行处理得等离子体处理丝瓜络；
（2）将步骤（1）等离子体处理丝瓜络浸泡于2wt.%NaOH溶液中，微波间歇辐射处理，抽滤，先用稀盐酸清洗至无OH-，再用去离子水洗至中性，烘干备用；
（3）往95wt.%的乙醇水溶液中加入乙酸调节pH为4.5-5.5，加入硅烷偶联剂超声分散5-10分钟，配成1wt.%的硅烷偶联剂的乙醇溶液；
（4）将步骤（2）中碱处理后的丝瓜络浸泡于步骤（3）中混合溶液中，取出并水洗至中性，烘干，微波辐射一段时间后，再置于烘箱中烘至恒量，最后保存于干燥器中备用。
所述步骤（1）中称取100mg丝瓜络粉末在常温常压条件下放入等离子体石英反应器上处理10s，放电条件为：电极间距离为10mm，电源功率为100W；其中等离子体气体为氧气、氮气、氩气及空气中的至少一种。
所述步骤（2）中，用700W微波间歇辐射30min，其中辐射间隔为10min，每次辐射10min；所述的稀盐酸为体积比为（1+9）的水溶液。
所述步骤（3）中硅烷偶联剂为KH550、3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨基硅烷中的至少一种。
所述步骤（4）中浸泡30min，取出并水洗至中性，烘干，700W微波辐射180s，再置于85℃烘箱中烘至恒量。

Claims (5)

1.一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将丝瓜成熟的果实，去皮去核，剪成小块用清水洗净，烘干粉碎过60-80目筛，放入等离子体石英反应器上进行处理得等离子体处理丝瓜络；
（2）将步骤（1）等离子体处理丝瓜络浸泡于2wt.%NaOH溶液中，微波间歇辐射处理，抽滤，先用稀盐酸清洗至无OH-，再用去离子水洗至中性，烘干备用；
（3）往95wt.%的乙醇水溶液中加入乙酸调节pH为4.5-5.5，加入硅烷偶联剂超声分散5-10分钟，配成1wt.%的硅烷偶联剂的乙醇溶液；
（4）将步骤（2）中碱处理后的丝瓜络浸泡于步骤（3）中混合溶液中，取出并水洗至中性，烘干，微波辐射一段时间后，再置于烘箱中烘至恒量，最后保存于干燥器中备用。
2.根据权利要求1所述的一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，其特征在于，所述步骤（1）中称取100mg丝瓜络粉末在常温常压条件下放入等离子体石英反应器上处理10s，放电条件为：电极间距离为10mm，电源功率为100W；其中等离子体气体为氧气、氮气、氩气及空气中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，其特征在于，所述步骤（2）中，用700W微波间歇辐射30min，其中辐射间隔为10min，每次辐射10min；所述的稀盐酸为体积比为（1+9）的水溶液。
4.根据权利要求1所述的一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，其特征在于，所述步骤（3）中硅烷偶联剂为KH550、3-氨丙基三甲氧基硅烷、氨基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种净水器过滤纸填料用丝瓜络的改性方法，其特征在于，所述步骤（4）中浸泡30min，取出并水洗至中性，烘干，700W微波辐射180s，再置于85℃烘箱中烘至恒量。
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