CN109092274B - 一种快速去除重金属离子的吸附膜及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速去除重金属离子的吸附膜及制备方法。该方法首先将聚乙二醇加入二胺或多胺溶液，均匀混合后，与亲水性聚合物溶液混合均匀，通过静电纺制备成膜；将该膜放入至二酚或多酚溶液，反应一定时间后取出，洗涤、干燥，即可制得膜状的聚酚胺复合吸附材料。该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得膜状的聚酚胺复合吸附材料具有良好的吸附重金属离子的性能，可应用于多种废水处理中，具有广泛的应用前景。

Description

一种快速去除重金属离子的吸附膜及制备方法
技术领域
本发明涉及吸附剂的制备领域，具体涉及一种快速去除重金属离子的吸附膜及制备方法，属于功能高分子材料技术领域。
背景技术
随着工业的发展和科技的进步，人类生活变得日新月异。然而，这也带来了极大的负面效果，比如生态污染、能源紧缺、资源枯竭，尤其是水资源的浪费及严重污染。染料和重金属离子是最常见的污染物，产生这些污水的方式有很多，比如印染、金属冶炼、采矿行业、蓄电池工厂、生活废水排放、煤炭燃烧等。某些工厂为了追求单方面的经济效益，盲目地扩大生产规模，并对产生的废水处理不当，造成含有重金属离子的污水排入河流、湖泊、土壤，通过食物链在自然界和生物圈中不断地流动和积累，危害巨大！重金属污染对人体健康主要危害是“三致”（致癌、致疾、致突变）。比较典型的例子，如汞污染造成的“水娱病”、镉污染造成的“疼痛病”。印染废水污染主要是因为含大量的有机污染物，可以导致变应性皮炎、肝肾器官衰竭以及基因突变等疾病的产生，同时染料能吸收光线，降低水体透明度，破坏水生态平衡，危及鱼类和其它水生生物的生存。因此，治理污染已经成为一项刻不容缓的任务。
现在，处理污染的常用方法主要有絮凝法，化学沉淀法、氧化还原法、电解法、蒸发浓缩法、离子交换树脂法等，这些方法都是通过去除水中的污染物，以达到减少环境污染的目的。但是，每个方法各有优缺点和一些适用范围。吸附法作为一种实用有效的方法，已经被广泛应用于污水处理。另外，絮凝法也是一种高效的去除水中污染物的方法尤其是对于染料分子来说，但缺点在于易产生大量的污泥。这些污泥不仅会产生放置问题，而且极易引起二次污染。与此同时，它们又包含有大量的活性官能团，是一种潜在的优良吸附材料。
通过静电纺丝技术制备纳米纤维材料是近十几年来世界材料科学技术领域的最重要的学术与技术活动之一。静电纺丝并以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。然而，利用静电纺丝技术制备纳米纤维还面临一些需要解决的问题。首先，在制备有机纳米纤维方面，用于静电纺丝的天然高分子品种还十分有限，对所得产品结构和性能的研究不够完善，最终产品的应用大都只处于实验阶段，尤其是这些产品的产业化生产还存在较大的问题。其次，静电纺有机/无机复合纳米纤维的性能不仅与纳米粒子的结构有关，还与纳米粒子的聚集方式和协同性能、聚合物基体的结构性能、粒子与基体的界面结构性能及加工复合工艺等有关。如何制备出适合需要的、高性能、多功能的复合纳米纤维是研究的关键。此外，静电纺无机纳米纤维的研究基本处于起始阶段，无机纳米纤维在高温过滤、高效催化、生物组织工程、光电器件、航天器材等多个领域具有潜在的用途，但是，静电纺无机纳米纤维较大的脆性限制了其应用性能和范围，因此，开发具有柔韧性、连续性的无机纤维是一个重要的课题。
发明内容
为克服现有技术存在的不足和问题，本发明的目的在于提供一种快速去除重金属离子的吸附膜及制备方法，该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得的膜状的聚酚胺复合吸附材料，具有良好的吸附重金属离子、有机污染物的性能，具有良好的应用前景。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案，一种快速去除重金属离子的吸附膜及制备方法，其特征在于以下步骤：
将聚乙二醇加入二胺或多胺溶液，均匀混合后，与亲水性聚合物溶液混合均匀，通过静电纺制备成膜；将该膜放入至二酚或多酚溶液，反应一定时间后取出，洗涤、干燥，即可制得膜状的聚酚胺复合吸附材料。
该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得的膜状的聚酚胺复合吸附材料具有良好的吸附重金属离子，可应用于多种废水处理中，应用前景良好。
进一步的，所述的二胺或多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或结构式为NH2(CH2)nNH2的脂肪胺（n代表4至12的整数）中的至少一种；
进一步的，所述的亲水性聚合物为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；
进一步的，所述的二酚或多酚为邻苯二酚、邻苯三酚、单宁酸、茶多酚中的至少一种；
进一步的，所述的二酚或多酚溶液为单宁酸或/和茶多酚占总酚的质量分数不低于20%的溶液；
进一步的，所述的二胺或多胺和亲水性聚合物的质量比例为1 : 0.2 ~ 4；
进一步的，所述的亲水性聚合物的质量浓度为1 ~ 21%；
进一步的，所述的聚乙二醇和亲水性聚合物的质量比例为1 : 1 ~ 9；
进一步的，所述的一定时间为32 ~ 50小时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
通过本发明所述的一种快速去除重金属离子的吸附膜及制备方法而制备膜状的聚酚胺复合吸附材料的成本低廉，可以应用于多种废水的处理中，便于推广使用，具有广泛的应用范围；而且制备方法操作方便、工艺可控、条件温和，制得的膜状的聚酚胺复合材料具有良好的吸附性能。
具体实施方法
实施例1：
将1g聚乙二醇和1g 1,6-己二胺加入到50ml的去离子水中，混合均匀后与50ml的20g/L的聚乙烯醇溶液混合，制成纺丝液进行静电纺丝，纺出膜之后浸泡在单宁酸的溶液当中，反应一段时间之后取出，洗涤干燥，即可制成吸附膜材料。通过以上方法制得的吸附膜材料对刚果红溶液的吸附量为83mg/g。
实施例2：
将1g聚乙二醇和1g 1,6-己二胺加入到50ml的去离子水中，混合均匀后与50ml的40g/L的聚乙烯醇溶液混合，制成纺丝液进行静电纺丝，纺出膜之后浸泡在单宁酸的溶液当中，反应一段时间之后取出，洗涤干燥，即可制成吸附膜材料。通过以上方法制得的吸附膜材料对刚果红溶液的吸附量为105 mg/g。
实施例3：
将2g聚乙二醇和2g 1,6-己二胺加入到50ml的去离子水中，混合均匀后与50ml的80g/L的聚乙烯醇溶液混合，制成纺丝液进行静电纺丝，纺出膜之后浸泡在单宁酸的溶液当中，反应一段时间之后取出，洗涤干燥，即可制成吸附膜材料。通过以上方法制得的吸附膜材料对刚果红溶液的吸附量为144 mg/g。
实施例4：
将2g聚乙二醇和2g 1,6-己二胺加入到50ml的去离子水中，混合均匀后与50ml的100g/L的聚乙烯醇溶液混合，制成纺丝液进行静电纺丝，纺出膜之后浸泡在单宁酸的溶液当中，反应一段时间之后取出，洗涤干燥，即可制成吸附膜材料。通过以上方法制得的吸附膜材料对刚果红溶液的吸附量为196mg/g。

Claims (3)

1.一种快速去除重金属离子的吸附膜的制备方法，其特征在于以下步骤：
将聚乙二醇加入二胺或多胺溶液，均匀混合后，与亲水性聚合物溶液混合均匀，通过静电纺制备成膜；所述的亲水性聚合物的质量浓度为1～21％，所述的聚乙二醇和亲水性聚合物的质量比例为1:1～9，所述的二胺或多胺和亲水性聚合物的质量比例为1:0.2～4，
将该膜放入至二酚或多酚溶液，反应一定时间后取出，洗涤、干燥，即可制得膜状的聚酚胺吸附材料；所述的二酚或多酚为邻苯二酚、邻苯三酚、单宁酸、茶多酚中的至少一种，所述的二酚或多酚溶液为单宁酸或/和茶多酚占总酚的质量分数不低于20％的溶液，所述的一定时间为32～50小时，
该制备方法过程简单、操作方便、工艺可控、条件温和、重复性好、成本低廉，便于推广使用，制得的膜状的聚酚胺吸附材料具有良好的吸附重金属离子，可应用于多种废水处理中，应用前景良好。
2.如权利要求1所述的一种快速去除重金属离子的吸附膜的制备方法，其特征在于所述的二胺为结构式为NH2(CH2)nNH2的脂肪胺中的至少一种，n代表4至12的整数；所述的多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种快速去除重金属离子的吸附膜的制备方法，其特征在于所述的亲水性聚合物为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
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