CN112642409B - 一种清洁材料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种清洁材料及其制备方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN112642409B
CN112642409B CN202010190360.8A CN202010190360A CN112642409B CN 112642409 B CN112642409 B CN 112642409B CN 202010190360 A CN202010190360 A CN 202010190360A CN 112642409 B CN112642409 B CN 112642409B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cleaning material
cleaning
modification
crosslinking
functional group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010190360.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112642409A (zh
Inventor
李望良
王莹
李艳香
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN202010190360.8A priority Critical patent/CN112642409B/zh
Publication of CN112642409A publication Critical patent/CN112642409A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112642409B publication Critical patent/CN112642409B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B01J20/265—Synthetic macromolecular compounds modified or post-treated polymers
    • B01J20/267—Cross-linked polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/285—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using synthetic organic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/006—Radioactive compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
    • C02F2101/206—Manganese or manganese compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2329/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2329/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2329/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
    • C08J2361/20—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
    • C08J2361/26—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds
    • C08J2361/28—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen of aldehydes with heterocyclic compounds with melamine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00—Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供一种清洁材料及其制备方法和用途。所述清洁材料的制备原料包括：基底材料、交联剂和功能性基团修饰材料；所述基底材料包括海绵和/或纤维素气凝胶。本发明所述清洁材料以海绵和/或纤维素气凝胶为基底，使用功能性基团进行修饰后，所述清洁材料表面具有改性基团，比表面积大，可以高效特异性地清洁目标金属，尤其是固体材料表面的放射性金属物质，直接擦除即可，具有很强的可操作性，实现固体表面清洁以及重金属的回收。此外，本发明所述清洁材料制备方法简单，成本低廉，再生方法简单，可以重复循环再利用。

Description

一种清洁材料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及新型材料的制备，具体涉及一种清洁材料及其制备方法和用途。
背景技术
随着电镀、冶金、制革、化工等行业也得到了迅猛的发展，重金属离子在水体中的迁移和富集，尤其是具有放射性污染的核素的扩散等问题，给环境和人类健康带来了巨大影响。如何有效的去除水体中的重金属离子等污染物，一直是水环境处理领域的热点。目前常用做吸附法进行重金属吸附的材料有活性炭、腐殖酸类、矿物类、高分子类吸附剂、生物类吸附剂、工业废物类等，如硅胶、活性氧化铝、分子筛、树脂、纤维、多孔介质、二氧化硅、碳纳米管、磁性纳米粒子、壳聚糖、黏土、沸石、蒙脱石、橘子皮、树皮、豆渣、锯屑、稻秆等。由于研究的吸附剂种类较多，但各种吸附剂之间的吸附容量差距较大，材料的使用成本也差距较大。因此吸附剂的选择是吸附问题的关键。
CN106311145A公开了一种利用未固化碳毡边角料制备重金属吸附活性碳纤维的方法，包括以下步骤：将未固化碳毡边角料切割成小块，与氧化剂水溶液混合，然后置于以聚四氟乙烯为内胆的高压水热反应釜中，升温至180 220℃下反应2 8h，自然冷却至室温后，用去离子水反复清洗至中性，干燥后，即得具有良好吸附特性、可用作重金属污染水体环境吸附修复材料的活性碳纤维。本发明所得活性碳纤维表面含氧官能团丰富，对于多种重金属阳离子都具有较好的吸附特性。
CN102304847A提供了一种兼具去除重金属离子、杀菌消毒作用、比表面积比较大、使用安全的纤维材料,所述纤维材料包括基质及通过化学键固定在基质表面的基团,所述基质为纤维,基质材料包括乙烯-丙烯酸聚合物以及乙烯-丙烯胺聚合物两种,在所述基质表面的基团为氯基、季铵盐、三嗪基中的一种或几种。该发明净化水的原理是:当重金属污染物、有机物污染物和细菌接近基质表面时,重金属离子会与羧基反应,有机污染物会被基质所吸附,细菌会被氯基捕获并灭杀。该发明可广泛应用于水处理、水净化领域。
目前，三甲胺修饰的木质酚吸附材料，聚胺修饰的硅胶，硫脲修饰的聚偏氟乙烯膜和造酒葡萄废料、榴莲壳和甲壳素等天然材料都曾用于重金属的吸附回收，但是上述材料在吸附时，由于本身结构的限制，可以用于吸附的比表面积不高。高效的吸附材料应该具有较高的比表面积同时易于制备，便于回收，不会对环境造成二次污染。用纤维材料制备的吸附剂，不仅具有较高的比表面积和优异的机械性能，而且可加工成任意形状使用，是一种非常理想的吸附材料。
因此，开发一种清洁材料，提高吸附量，缩短吸附平衡时间，可快速有效吸附水中的重金属离子，并且具有很好的重复适用性和循环使用率，成为一个研究的重点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种清洁材料的制备方法及其产品和用途。本发明所述清洁材料以具有三维纤维网络结构的材料作为基底，后与交联剂形成中间体，再通过修饰功能基团得到的。修饰在材料表面的功能基团对于重金属离子具有特异性的吸附效果，尤其是放射性核素吸收效果明显，如铀。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种清洁材料，所述清洁材料的制备原料包括：基底材料、交联剂和功能性基团修饰材料；
所述基底材料包括海绵和/或纤维素气凝胶。
本发明中，基底材料采用海绵和/或纤维素气凝胶，均具有三维纤维网络结构，其不仅具有较高的比表面积，而且沾湿后会在纤维表面形成纳米毛细管结构，运用毛细机理提高吸附效果。其中，纤维素是自然界中储量最丰富的天然高分子，具有来源丰富、价格低廉、无毒无害、可降解可再生等优点。纤维素纤维直径在10-50μm，具有质量轻，力学性能优异，比表面积大，易于分散等特点，而且其生物可降解性和可再生性也是其他材料无法相比的，纤维素本身含有大量羟基具有较大的亲水性，进而可以提高微滤膜的亲水性和机械强度等。海绵材料内部是三维网状开孔，较高的开孔率具有良好的吸水性吸油性，可快速吸附污渍。而且泡绵有一定自净力，脏后用水冲洗可恢复洁净。这些特性使其成为一种优异的重金属离子吸附材料的基底。
本发明所述清洁材料以具有三维纤维网络结构的材料作为基底，后与交联剂形成中间体，再通过修饰功能基团得到的。通过修饰得到的清洁材料表面具有可以高效吸附目标金属的功能基团，而且所述材料具有连续的通孔的结构，吸附性能强，可操作性强，便于回收和重复利用。本发明最终得到的清洁材料，其表面的功能基团包括氨基、胺肟基、磷酸基或巯基中的任意一种或两种以上的组合。修饰在材料表面的功能基团对于重金属离子具有特异性的吸附效果，尤其是放射性核素吸收效果明显，如铀。此外，本发明所述清洁材料在使用后，采用稀酸冲洗，清水冲洗，挤压水分的方法，进行回收再利用，回收过程绿色、环保、简单、便捷。是一种可高效循环利用的可回收清洁材料。
优选地，所述基底材料、交联剂和功能性基团修饰材料的质量比为(1-20):(0.1-1):(1-20)；
其中，“0.1-1”可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等；
其中，两个“1-20”各自独立地选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20等。
优选地，所述海绵包括聚醚海绵、聚乙烯醇海绵、聚酯海绵或密胺海绵中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述基底材料包括聚酯海绵、密胺海绵或纤维素气凝胶中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述基底材料的纤维直径为0.1-100μm，例如可以是0.1μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、30μm、50μm、60μm、70μm、80μm、100μm等。
优选地，所述交联剂包括硅烷偶联剂、多巴胺或丙烯酸类交联剂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述丙烯酸类交联剂包括二丙烯酸-1、二甲基丙烯酸乙二醇酯、TAC、丙烯酸丁酯、HEA、HPA、HEMA、HPMA、MMA或4-丁二醇酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述功能性基团修饰材料的功能性基团包括-COOH、-NH2、-CH3、-SH、-PO43-、-CN或-COO-中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述功能性基团修饰材料包括功能性高分子单体和/或含功能基团的试剂。
优选地，所述功能性高分子单体具有C＝C双键。
优选地，所述功能性高分子单体包括甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、环氧丙烯酸酯、丙烯腈或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述含功能基团的试剂包括聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、二乙胺、三乙胺、磷酸二氢钾、巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基丁二酸或2-巯基乙醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述清洁材料的制备原料中还包括改性剂。
优选地，所述改性剂和基底材料的质量比为(0.5-2):1，例如可以是0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.1:1、1.2:1、1.3:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、2:1等。
优选地，所述改性剂为无机铵盐、胺类化合物、磷酸盐或巯基改性剂中的任意一种或至少两种的组合，优选为无机铵盐。
优选地，所述无机铵盐包括过硫酸铵、盐酸羟胺、氯化铵、硝酸铈铵或硝酸铵中的任意一种或至少两的组合。
优选地，所述胺类化合物包括聚乙烯亚胺、二乙烯三胺、二乙胺、三乙胺或乙基二胺中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述磷酸盐为磷酸二氢钾。
优选地，所述巯基改性剂包括巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基丁二酸或2-巯基乙醇中的任意一种或至少两种的组合。
本发明中，作为反应的改性试剂，硝酸铵、盐酸羟胺、聚乙烯亚胺，二乙烯三胺、二乙胺、三乙胺和乙基二胺等更适合用于改性过程。其中，氯化铵、硝酸铵和盐酸羟胺更利于氨基的修饰。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述清洁材料的制备方法，所述清洁材料的制备方法具体包括以下步骤：
(1)交联中间体的制备：以海绵和/或纤维素气凝胶作为基底材料，与交联剂进行交联反应，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：使用功能性基团修饰材料对步骤(1)得到的交联中间体进行修饰，得到所述清洁材料。
将基底材料(海绵和/或纤维素气凝胶)浸入清洗液中，超声清洗后，将其放入配制好的交联剂溶液中，在一定温度下反应一段时间，使其表面修饰上交联剂后，形成中间体，将材料继续清洗，干燥后进行下一步反应。将用交联剂处理过的中间体分散在溶液中，加入功能性基团修饰材料(功能性高分子单体或含有目标功能基团的试剂)，在一定温度下反应足够时间，再经清洗后处理得到所述功能基团修饰的清洁材料。
优选地，步骤(1)所述基底材料的添加量为1-20g/100mL，例如可以是1g/100mL、2g/100mL、4g/100mL、6g/100mL、8g/100mL、10g/100mL、12g/100mL、14g/100mL、16g/100mL、18g/100mL、20g/100mL等。
优选地，步骤(1)所述交联剂的添加量为1-10g/L，例如可以是1g/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L等。
优选地，步骤(1)所述交联反应的溶剂包括乙醇溶液。
优选地，所述溶剂中还包括pH调节剂。
优选地，所述溶剂的pH为4-5，例如可以是4、4.2、4.4、4.6、4.8或5。
优选地，所述pH调节剂为盐酸。
优选地，所述pH调节剂的浓度为0.1-1mol/L，例如可以是0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L。
优选地，所述pH调节剂的添加量为1-10mL，例如可以是1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6mL、7mL、8mL、9mL、10mL。
优选地，步骤(1)所述交联反应的温度为50℃以上，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、68℃、70℃、75℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃等，优选60-90℃。
优选地，步骤(1)所述交联反应的时间为8h以上，例如可以是10h、12h、14h、16h、20h、24h、26h、28h、30h、32h、34h、36h、38h、40h等，优选为10-30h。
优选地，步骤(1)得到的中间体还需进行清洗和干燥处理。
优选地，所述清洗所用的清洗剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、水、环己烷、环氧氯丙烷、二甲基甲酰胺或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述干燥的温度在80℃以下，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、48℃、50℃、55℃、60℃、70℃、80℃等，优选为40-70℃。
优选地，所述干燥的时间为8-36h，，例如可以是8h、10h、12h、16h、20h、24h、28h、30h、32h、34h、36h等。
优选地，步骤(2)所述功能性基团的修饰的反应温度为50-90℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃等。
优选地，步骤(2)所述功能性基团的修饰的反应时间为10-20h，例如可以是10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h等。
优选地，步骤(2)得到的清洁材料还需进行清洗和干燥处理。
优选地，所述清洗所用的清洗剂包括乙醇、水或丙酮中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述干燥的温度为80℃以下，例如可以是30℃、35℃、40℃、45℃、48℃、50℃、55℃、60℃、70℃、80℃等，优选为40-70℃。
优选地，步骤(2)功能性基团的修饰后还包括步骤(3)改性处理：将步骤(2)得到的清洁材料与改性剂进行改性反应，得到改性后的清洁材料。
本发明中，将用功能性基团修饰的清洁材料分散到配制好的含有改性剂的溶液中，调节溶液的pH值，在一定温度下反应足够时间后，清洗并经过后处理得到所述改性的功能基团修饰的清洁材料，即改性后的清洁材料(含有目标性功能基团修饰的清洁材料)。
优选地，步骤(3)所述改性反应的溶剂包括水、二甲基甲酰胺、环己烷、乙二醇、甲醇或乙醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(3)所述改性剂的浓度为0.1-1g/mL，例如可以是0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L等。
优选地，步骤(3)所述改性反应中还需添加pH调节剂；
优选地，所述pH调节剂为氢氧化钠；
优选地，所述pH调节剂的浓度为0.05-1g/mL，例如可以是0.05g/mL、0.1g/mL、0.2g/mL、0.3g/mL、0.4g/mL、0.5g/mL、0.6g/mL、0.7g/mL、0.8g/mL、0.9g/mL、1g/mL等。
优选地，步骤(3)所述改性反应的温度为50℃以上，例如可以是50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃、70℃、72℃、74℃、76℃、78℃、80℃等，优选60-70℃。
优选地，步骤(3)所述改性反应的时间为5h以上，例如可以是5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、22h、24h、26h、28h、30h，优选为10-20h。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述清洁材料在处理重金属离子中的应用。本发明提供的制备清洁材料的方法成本低廉，制得的材料比表面积高，并且环保无污染，将其用于被重金属离子或放射性核素污染的材料表面的清理过程，简单、快速、便捷。同时，本发明中修饰的功能基团对重金属离子具有特异性的吸附效果，使清洁材料表面具有较高吸附量，同时所采用的基底是廉价易得的材料，其提供了很好的三维网络纤维结构，对于进一步的工业化应用提供了潜在的应用前景。
优选地，所述重金属离子包括铅离子、镉离子、镍离子、铜离子、锌离子、铀离子或锰离子中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述重金属离子为放射性核素，优选为铀离子。
优选地，所述重金属离子的浓度为0.001-100mg/L，例如可以是0.001mg/L、0.05mg/L、0.1mg/L、1mg/L、5mg/L、10mg/L、20mg/L、30mg/L、40mg/L、50mg/L、60mg/L、70mg/L、80mg/L、90mg/L、100mg/L等。
在本发明中，所述清洁材料污染后经清洗后可以循环再利用，所述污染指的是清洁材料处理重金属离子后其表面吸附大量重金属离子而被污染，尤其是放射性金属离子污染的材料表面，将使用过的材料用冲洗剂进行冲洗回收，可实现所述清洁材料的循环再利用。
优选地，所述冲洗剂包括酸液、碱液或去离子水中任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述冲洗剂为硝酸；
优选地，所述硝酸的摩尔浓度为0.5mol/L以下，例如可以是0.1mol/L、0.15mol/L、0.18mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L或0.45mol/L，优选为0.1-0.2mol/L。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述清洁材料可以高效吸附重金属离子，尤其是放射性核素，所述清洁材料的三维纤维网络结构表面具有可以高效吸附目标金属的功能基团，而且具有连续的通孔的结构，比表面积大，吸附量大，因此在处理含有重金属离子的废水时具有独特的作用。
(2)本发明所述清洁材料与其他吸附介质相比，不仅具有较高的比表面积和优异的机械性能，而且可加工成任意形状使用，用三维纤维网络结构的海绵或纤维素气凝胶作为基底，制作方法简单，成本低廉，再生方法也简单，可以重复利用，而且，在处理被重金属离子或者放射性核素离子污染的材料表面时，直接擦除即可，具有很强的可操作性，为工业化应用奠定了基础。
附图说明
图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
图2为实施例1中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。
图3为实施例2中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。
图4为实施例3中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。
图5为对比例1中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。
图6为对比例2中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。
图7为对比例3中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种清洁材料，所述清洁材料的制备方法包括如下步骤：
(1)交联中间体的制备：先将0.2g乙烯基三乙氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(5mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g聚酯海绵基底，在70℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥12h，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液和100mL的去离子水溶液中，70℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料；图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
(3)改性处理：将15g过硫酸铵加入到100mL去离子水中，再加入5g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在90℃下再搅拌10h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥5h后，得到所述清洁材料。
实施例2
本实施例提供一种清洁材料，所述清洁材料的制备方法包括如下步骤：
(1)交联中间体的制备：先将0.5g多巴胺溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(10mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g密胺海绵基底，在70℃下搅拌10h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥10小时，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L含有三乙胺的溶液中，加入100mL去离子水，70℃下搅拌22h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料。
实施例3
本实施例提供一种清洁材料，所述清洁材料的制备方法包括如下步骤：
(1)交联中间体的制备：先将0.3g乙烯基三甲氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(6mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g纤维素气凝胶基底，在60℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在50℃干燥12h，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L丙烯腈溶液和100mL去离子水溶液中，60℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在70℃下干燥10h，得到功能基团修饰的清洁材料；
(3)改性处理：将10g盐酸羟胺加入到100mL去离子水中，加入10g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在60℃下再工作12h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在50℃下干燥10h后，得到所述清洁材料。
实施例4
本实施例提供一种清洁材料，所述清洁材料的制备方法包括如下步骤：
(1)交联中间体的制备：先将0.5g多巴胺溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(10mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g纤维素气凝胶基底，在70℃下搅拌10h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥10小时，得到交联中间体。
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L含有三乙胺的溶液中，加入100mL去离子水，70℃下搅拌22h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料。
实施例5
本实施例提供一种清洁材料，所述清洁材料的制备方法包括如下步骤：
(1)交联中间体的制备：先将0.5g多巴胺溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(10mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g密胺海绵基底，在70℃下搅拌10h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥10小时，得到交联中间体；
(2)功功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L含有磷酸二氢钾的溶液中，加入100mL去离子水，70℃下搅拌22h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料。
实施例6
本实施例提供一种清洁材料，与实施例1的区别仅在于，将步骤(1)的基底材料聚酯海绵替换为聚乙烯醇海绵，其他步骤与实施例1相同。
(1)交联中间体的制备：先将0.2g乙烯基三乙氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(5mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g聚乙烯醇海绵基底，在70℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥12h，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液和100mL的去离子水溶液中，70℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料；图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
(3)改性处理：将15g过硫酸铵加入到100mL去离子水中，再加入5g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在90℃下再搅拌10h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥5h后，得到所述清洁材料。
实施例7
本实施例提供一种清洁材料，与实施例1的区别仅在于，步骤(1)交联剂乙烯基三乙氧基硅烷的添加量减至0.05g，其他步骤与实施例1相同。
(1)交联中间体的制备：先将0.05g乙烯基三乙氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(5mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g聚酯海绵基底，在70℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥12h，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液和100mL的去离子水溶液中，70℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料；图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
(3)改性处理：将15g过硫酸铵加入到100mL去离子水中，再加入5g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在90℃下再搅拌10h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥5h后，得到所述清洁材料。
实施例8
本实施例提供一种清洁材料，与实施例1的区别仅在于，步骤(1)交联剂乙烯基三乙氧基硅烷的添加量减至5g，其他步骤与实施例1相同。
(1)交联中间体的制备：先将5g乙烯基三乙氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(5mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g聚酯海绵基底，在70℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥12h，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液和100mL的去离子水溶液中，70℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料；图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
(3)改性处理：将15g过硫酸铵加入到100mL去离子水中，再加入5g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在90℃下再搅拌10h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥5h后，得到所述清洁材料。
实施例9
本实施例提供一种清洁材料，与实施例1的区别仅在于，步骤(2)甲基丙烯酸羟乙酯溶液的添加量减至5mL，其他步骤与实施例1相同。
(1)交联中间体的制备：先将0.2g乙烯基三乙氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(5mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g聚酯海绵基底，在70℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥12h，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到5mL 0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液和100mL的去离子水溶液中，70℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料；图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
(3)改性处理：将15g过硫酸铵加入到100mL去离子水中，再加入5g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在90℃下再搅拌10h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥5h后，得到所述清洁材料。
实施例10
本实施例提供一种清洁材料，与实施例1的区别仅在于，步骤(2)甲基丙烯酸羟乙酯溶液的添加量减至100mL，其他步骤与实施例1相同。
(1)交联中间体的制备：先将0.2g乙烯基三乙氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(5mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g聚酯海绵基底，在70℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥12h，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到100mL 0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液和100mL的去离子水溶液中，70℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料；图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
(3)改性处理：将15g过硫酸铵加入到100mL去离子水中，再加入5g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在90℃下再搅拌10h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥5h后，得到所述清洁材料。
对比例1
本对比例提供一种清洁材料，与实施例1的区别仅在于，将步骤(1)聚酯海绵基底材料替换为聚偏氟乙烯，其他步骤与实施例1相同。
(1)交联中间体的制备：先将0.2g乙烯基三乙氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(5mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g聚偏氟乙烯基底，在70℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥12h，得到交联中间体；
(2)功能性基团的修饰：将步骤(1)得到的交联中间体加入到40mL 0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液和100mL的去离子水溶液中，70℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料；图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
(3)改性处理：将15g过硫酸铵加入到100mL去离子水中，再加入5g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在90℃下再搅拌10h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥5h后，得到所述清洁材料。
对比例2
本对比例提供一种清洁材料，与实施例1的区别仅在于，步骤(1)得到交联中间体后，而不再进行步骤(2)功能性基团的修饰和步骤(3)改性处理，具体步骤与实施例1相同。
(1)交联中间体的制备：先将0.2g乙烯基三乙氧基硅烷溶于100mL乙醇/去离子水混合溶液(V乙醇/V水＝19:1)中。随后加入HCl(5mL 0.1mol/L)与之混合，强力磁力搅拌30min，加入10g聚酯海绵基底，在70℃下搅拌20h，然后用丙酮和去离子水分别冲洗三次，在60℃干燥12h，得到交联中间体；
对比例3
本对比例提供一种清洁材料，与实施例1的区别仅在于，不进行步骤(1)交联中间体的制备，而将聚酯海绵基底直接进行步骤(2)功能性基团的修饰和步骤(3)改性处理，具体步骤与实施例1相同。
(1)功能性基团的修饰：将聚酯海绵基底加入到40mL 0.5mol/L的甲基丙烯酸羟乙酯溶液和100mL的去离子水溶液中，70℃下搅拌24h，然后用乙醇和去离子水分别清洗三次，并在60℃下干燥12h，得到功能基团修饰的清洁材料；图1为功能性基团修饰材料对基底材料进行修饰示意图。
(2)改性处理：将15g过硫酸铵加入到100mL去离子水中，再加入5g NaOH调节溶液pH，预拌2h，制备反应溶液；将步骤(2)得到的功能基团修饰的清洁材料加入上述反应溶液中，用强力磁力搅拌，在90℃下再搅拌10h后，将改性后的清洁材料用去离子水洗涤，然后在70℃下干燥5h后，得到所述清洁材料。
试验例1
静态吸附重金属和放射性核素
称取0.1～1g的上述实施例1-10制备的清洁材料和对比例1-3制备的清洁材料作为吸附剂，投加进一定浓度的重金属离子混合溶液中(混合溶液中包括铜离子、铅离子、铀离子和铬离子，各重金属离子的初始浓度均为100mg/L)，在摇床上振荡吸附8～24小时后，间隔性取样，用ICP-AES(Optima 7000DV)测试吸附前后以及随着吸附时间，混合溶液中重金属离子浓度的变化情况并计算去除效率，评价所述材料的吸附性能，具体测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002415650920000191
由上述测试数据可知，本发明实施例1-10制备的清洁材料对各重金属离子的吸附作用极强，去除效率在80％以上，其中，图2为实施例1中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。图3为实施例2中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。图4为实施例3中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。可以更为直观的看出，实施例1中制备的清洁材料对铜，铅，铀和铬等重金属离子具有很好的吸附去除效果，尤其是对放射性金属离子铀的去除效果最佳，去除效率达到95％以上，同时此清洁材料也能有效吸附去除铜，铅，铬等重金属离子，具有很好的吸附清洁效果。实施例2中制备的清洁材料对铜，铅，铀和铬等重金属离子具有很好的吸附去除效果，其中对铜，铅，铀和铬的吸附去除效率在80％以上，具有很好的吸附清洁效果。实施例2中制备的清洁材料对铜，铅，铀和铬等重金属离子具有很好的吸附去除效果，其中对铜，铅，铀和铬的吸附去除效率在90％以上，具有很好的吸附清洁效果。
图5为对比例1中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。图6为对比例2中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。图7为对比例3中清洁材料对多种重金属离子的吸附效果图。可以更为直观地看出，由实施例1和对比例1对比可知，不采用本申请的三维纤维网络结构的基底材料，吸附量少，即使经过修饰和改性处理，其效果也要比本申请制备得到的清洁材料对各重金属离子的吸附能力要弱。由实施例1和对比例3对比可知，不进行加入交联剂进行交联反应，而直接对基底材料进行修饰和改性处理，物连续的通孔的结构，比表面积较小，吸附重金属离子的效果比本申请制备得到的清洁材料对各重金属离子的吸附能力要弱。
试验例2
清洁材料的循环性能测试
称取上述试验例1中吸附过重金属离子的实施例1-10制备的清洁材料和对比例1-3制备的清洁材料分别使用0.2mol/L硝酸进行冲洗，干燥后，再次进行静态吸附重金属和放射性核素测试，投加进一定浓度的重金属离子混合溶液中(混合溶液中包括铜离子、铅离子、铀离子和铬离子，各重金属离子的初始浓度均为100mg/L)，在摇床上振荡吸附一段时间后，间隔性取样，用ICP-AES(Optima 7000DV)测试吸附前后以及随着吸附时间，混合溶液中重金属离子浓度的变化情况并计算去除效率，评价所述材料的吸附性能，具体测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002415650920000211
由上述测试数据可知，本发明实施例1-10制备的清洁材料用于处理重金属离子，尤其是放射性金属离子污染的材料表面，之后将使用过的材料用稀酸溶液进行冲洗回收，可循环再利用，对各重金属离子的吸附作用强，去除效率仍能达到80％以上。这充分说明本发明所述清洁材料以三维纤维网络结构的海绵或纤维素气凝胶作为基底，再生方法也简单，可以重复利用，在处理被重金属离子或者放射性核素离子污染的材料表面时，直接擦除即可，具有很强的可操作性，为工业化应用奠定了基础。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明所述清洁材料及其制备方法和用途，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (25)

1.一种静态吸附重金属离子的清洁材料，其特征在于，所述清洁材料的制备原料包括：质量比为(1-20):(0.1-1):(1-20)的基底材料、交联剂和功能性基团修饰材料；
所述基底材料包括海绵和/或纤维素气凝胶；
所述海绵包括聚醚海绵、聚乙烯醇海绵、聚酯海绵或密胺海绵中的任意一种或至少两种的组合；
所述交联剂为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷中的任意一种或至少两种的组合；
所述功能性基团修饰材料为甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、环氧丙烯酸酯、丙烯腈或丙烯酸中的任意一种或至少两种的组合；
所述清洁材料的制备原料中还包括改性剂，所述改性剂和基底材料的质量比为(0.5-2):1，所述改性剂为过硫酸铵和/或盐酸羟胺；
所述清洁材料的制备方法具体包括以下步骤：
(1)交联中间体的制备：以海绵和/或纤维素气凝胶作为基底材料，与交联剂进行交联反应，再经清洗和干燥处理，得到交联中间体；所述交联反应的温度为60-90℃，所述交联反应的时间为10-30h；
(2)功能性基团的修饰：使用功能性基团修饰材料对步骤(1)得到的交联中间体进行修饰，再经清洗和干燥处理，得到所述清洁材料；所述功能性基团修饰材料为功能性高分子单体，所述交联中间体和所述功能性高分子单体的质量比为1:(1-20)；所述功能性基团的修饰的反应温度为50-90℃，所述功能性基团的修饰的反应时间为10-20h；
(3)改性处理：将步骤(2)得到的清洁材料与改性剂进行改性反应，得到改性后的清洁材料，所述改性反应的温度为60-70℃，所述改性反应的时间为10-20h。
2.根据权利要求1所述的清洁材料，其特征在于，所述基底材料包括聚酯海绵、密胺海绵或纤维素气凝胶中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1所述的清洁材料，其特征在于，所述基底材料的纤维直径为0.1-100μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述清洁材料的制备方法，其特征在于，所述清洁材料的制备方法具体包括以下步骤：
(1)交联中间体的制备：以海绵和/或纤维素气凝胶作为基底材料，与交联剂进行交联反应，再经清洗和干燥处理，得到交联中间体；所述交联反应的温度为60-90℃，所述交联反应的时间为10-30h；
(2)功能性基团的修饰：使用功能性基团修饰材料对步骤(1)得到的交联中间体进行修饰，再经清洗和干燥处理，得到所述清洁材料；所述功能性基团修饰材料为功能性高分子单体，所述交联中间体和所述功能性高分子单体的质量比为1:(1-20)；所述功能性基团的修饰的反应温度为50-90℃，所述功能性基团的修饰的反应时间为10-20h；
(3)改性处理：将步骤(2)得到的清洁材料与改性剂进行改性反应，得到改性后的清洁材料，所述改性反应的温度为60-70℃，所述改性反应的时间为10-20h。
5.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述基底材料的添加量为1-20g/100mL。
6.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述交联剂的添加量为1-10g/L。
7.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述交联反应的溶剂包括乙醇溶液。
8.根据权利要求7所述清洁材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂中还包括pH调节剂。
9.根据权利要求8所述清洁材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂的pH为4-5。
10.根据权利要求9所述清洁材料的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂为盐酸。
11.根据权利要求9所述清洁材料的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂的浓度为0.1-1mol/L。
12.根据权利要求11所述清洁材料的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂的添加量为1-10mL。
13.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，所述清洗所用的清洗剂包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙酮、水、环己烷、环氧氯丙烷、二甲基甲酰胺或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合。
14.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干燥的温度在80℃以下。
15.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干燥的温度为40-70℃。
16.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干燥的时间为8-36h。
17.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述清洗所用的清洗剂包括乙醇、水或丙酮中的任意一种或至少两种的组合。
18.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥的温度为80℃以下。
19.根据权利要求18所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述干燥的温度为40-70℃。
20.根据权利要求4所述清洁材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述改性剂的浓度为0.1-1g/mL。
21.根据权利要求1-3中任一项所述清洁材料在处理重金属离子中的应用。
22.根据权利要求21所述的应用，其特征在于，所述重金属离子包括铅离子、镉离子、镍离子、铜离子、锌离子、铀离子或锰离子中的任意一种或至少两种的组合。
23.根据权利要求21所述的应用，其特征在于，所述重金属离子为放射性核素。
24.根据权利要求21所述的应用，其特征在于，所述重金属离子为铀离子。
25.根据权利要求21所述的应用，其特征在于，所述重金属离子的浓度为0.001-100mg/L。
CN202010190360.8A 2020-03-18 2020-03-18 一种清洁材料及其制备方法和用途 Active CN112642409B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010190360.8A CN112642409B (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种清洁材料及其制备方法和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010190360.8A CN112642409B (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种清洁材料及其制备方法和用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112642409A CN112642409A (zh) 2021-04-13
CN112642409B true CN112642409B (zh) 2022-08-09

Family

ID=75346019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010190360.8A Active CN112642409B (zh) 2020-03-18 2020-03-18 一种清洁材料及其制备方法和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112642409B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2242030A1 (en) * 1997-07-01 1999-01-01 Samsung General Chemicals Co., Ltd. Alginate gel based adsorbents for heavy metal removal
CN103272568A (zh) * 2013-05-29 2013-09-04 浙江大学宁波理工学院 利用花生壳制备双功能改性纤维素吸附剂的方法及其应用
WO2014208917A2 (ko) * 2013-06-25 2014-12-31 동국대학교 산학협력단 홀로셀룰로오스 에어로겔 및 이를 이용한 중금속 흡착제

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011092864A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Nippon Filcon Co Ltd 繊維状金属吸着材の製造方法
CN103071467B (zh) * 2013-01-30 2015-03-18 南京大学 一种利用废旧聚氨酯海绵制备的重金属捕集材料及制备方法
CN104018346B (zh) * 2014-05-26 2016-01-27 浙江工商大学 对Cr(VI)具有选择性吸附的螯合纤维的合成方法
CN106311165B (zh) * 2015-07-07 2018-10-09 中国科学院过程工程研究所 用于吸附分离重金属离子的壳聚糖纳米纤维复合膜及其制备方法和应用
CN105413660B (zh) * 2015-12-17 2018-05-22 山东大学 一种基于纳米二氧化硅结构的高吸附重金属离子螯合剂及其制备方法
CN107126929B (zh) * 2017-04-28 2020-04-17 东华大学 一种巯基纤维素多孔材料及其制备和应用
CN110732160B (zh) * 2019-11-26 2021-07-09 中国科学院过程工程研究所 一种动态吸附溶液中重金属的方法及其用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2242030A1 (en) * 1997-07-01 1999-01-01 Samsung General Chemicals Co., Ltd. Alginate gel based adsorbents for heavy metal removal
CN103272568A (zh) * 2013-05-29 2013-09-04 浙江大学宁波理工学院 利用花生壳制备双功能改性纤维素吸附剂的方法及其应用
WO2014208917A2 (ko) * 2013-06-25 2014-12-31 동국대학교 산학협력단 홀로셀룰로오스 에어로겔 및 이를 이용한 중금속 흡착제

Also Published As

Publication number Publication date
CN112642409A (zh) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5590594B2 (ja) キレート性高分子化合物含有金属吸着材
JP5045269B2 (ja) 粒子状セルロース系吸着材及びその製造方法
Unnithan et al. Synthesis, characterization, and application as a chromium (VI) adsorbent of amine-modified polyacrylamide-grafted coconut coir pith
JP5979712B2 (ja) 金属吸着材とその製造方法及び金属吸着材を用いた金属捕集方法
CN105195105A (zh) 一种磁性纳米吸附剂及其制备方法
Li et al. The applications of populus fiber in removal of Cr (VI) from aqueous solution
CN110975821A (zh) 一种二氧化硅和海藻酸钙复合金属离子吸附剂、制备方法及应用
CN106076290B (zh) 一种微波快速改性聚丙烯腈纤维的方法及应用
CN105611996A (zh) 用于结合金属的吸附剂及其生产
Yin et al. Recovery of uranium (VI) from aqueous solution by amidoxime functionalized wool fibers
US9120093B2 (en) Hybrid anion exchanger impregnated with hydrated zirconium oxide for selective removal of contaminating ligand and methods of manufacture and use thereof
CN103551121A (zh) 一种利用废弃秸秆制备可吸附水中三价砷的吸附材料及其制备方法和应用
CN101298040A (zh) 巯基功能化聚乙烯醇-明胶复合交联微球吸附剂及其制备方法
KR20180013063A (ko) 항균필터의 제조방법 및 이에 의해 제조된 항균필터
CN108636387B (zh) 一种铁离子吸附海绵及其制备方法和应用
CN113214480A (zh) 一种阳离子型框架材料的合成方法及吸附应用
CN112755972A (zh) 硅基树脂的制备及作为除氟吸附剂的应用
CN105148866A (zh) 一种桔皮纤维素基过渡金属阳离子表面印迹聚合物合成方法
Su et al. Adsorption of Ni 2+ on the surface of molecularly imprinted adsorbent from Penicillium chysogenum mycelium
CN112642409B (zh) 一种清洁材料及其制备方法和用途
JP2011088047A (ja) 高分子固定型金属吸着材およびその製造方法
KR100727576B1 (ko) 리튬 흡착용 이온 교환 섬유 필터, 그 제조 방법 및 이를이용한 리튬 회수 방법
RU2243027C2 (ru) Хелатообразующая мембрана из пористого полого волокна и способ извлечения оксида германия с использованием такой мембраны
WO2010095222A1 (ja) ジルコニウム担持粒子状吸着材及びその製造方法
CN104587969A (zh) 对铜离子具有选择性吸附的碳基吸附材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant