CN113663660A - 一种重金属元素吸附膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及重金属吸附检测技术领域，且公开了一种重金属元素吸附膜的制备方法，包括以下步骤：预先制备PAN基膜，以PAN为基膜材料，DMAC为溶解剂，基于相转化法合成制备PAN基膜，并制备ZnAl‑EDTA改性材料，以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、EDTA和NaOH为原液混合。本发明PAN基膜结合富啡酸，可进行对重金属离子进行络合，同时其表面带有较大的负电性，起到吸附重金属的作用，对重金属有效态吸附率更高，吸附量更大，吸附速度更快，解吸率更高，另外制备过程中不产生二次污染，此外能够同时吸附多种重金属元素，可适用于从工业废水、地下水和饮用水中分离回收其它重金属或重金属离子，同时适用于有机相中金属离子的脱除。

Description

一种重金属元素吸附膜的制备方法
技术领域
本发明涉及重金属吸附检测技术领域，具体来说，涉及一种重金属元素吸附膜的制备方法。
背景技术
土壤重金属污染不但对生态环境产生危害，而且还会通过食物链危害人体健康，掌握土壤中重金属的环境行为及生态效应对于环境保护极为重要，而土壤中重金属的总量并不能完全决定其环境行为和生态效应，其存在形态及形态比例才是决定其环境化学过程及生物有效性的关键因素，重金属形态分析技术应与生物有效性取得一致，才能够准确提供化学形态的重金属的生物毒性及生物有效性信息。目前，传统的重金属有效态的测定方法需要复杂的预处理，人工操作复杂，样本采集过程会影响样品中重金属的形态及分布，从而容易造成分析误差。
原位被动采样技术可以在不影响母体溶液浓度和周围环境的前提下在线收集目标监测物质，积累在采样器中的被监测物质的浓度可以真实反映出其在被测体系中的真实浓度或者是时间平均浓度，从而避免了样品采集过程对样品中重金属形态及分布的影响。薄膜扩散梯度(Diffusive gradients in thin films，DGT)技术是原位被动采样技术中的一种，DGT技术能够原位定量累积和测量土壤、水、沉积物等环境中重金属、营养元素(S，P)有效态或生物可给性的新方法。
DGT技术是一种动力学采样技术，以描述稳态扩散的Fick第一定律为理论基础，通过一定厚度的可渗入离子的扩散相将离子交换树脂与溶液隔开，利用扩散相控制离子自由扩散过程，做到对被监测物质有效态的定量累积和测量，目前DGT技术常用的结合相材料为chelex-100，此种材料需要进口，价格昂贵且耗费时间，而国内的结合相材料只能对某一种或者两种重金属有效态进行吸附，不能同时吸附多种重金属有效态，而且对环境中的痕量元素吸附效果较差，对于污染复杂的环境中重金属有效态的定量累积和测量变得费时费力。
检索中国发明专利CN105080509 A公开了一种海水卤水提铀纳米纤维膜和膜吸附组件及其应用。将聚丙烯腈配制成纺丝溶液，通过静电纺丝工艺将聚丙烯腈纳米丝在高分子无纺布上沉积获得聚丙烯腈纳米纤维膜，然后对聚丙烯腈纳米纤维膜进行偕胺肟化即得到所述纳米纤维膜。将所述纳米纤维膜制成卷式膜组件，然后再对卷式膜组件进行偕胺肟化即可获得纳米纤维膜吸附组件。本发明制备的膜吸附组件吸附容量高、吸附速率快、循环使用性能稳定、机械强度高。该膜吸附组件不但适用于从海水或卤水等水体中提取铀元素，也适用于从工业废水、地下水和饮用水中分离回收其它贵金属或重金属离子，还适用于有机相中金属离子的脱除。但其吸附率和吸附量还存在一定局限性，不能适应不同环境下的应用需求。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种重金属元素吸附膜的制备方法，通过预先制备PAN基膜，以PAN为基膜材料，DMAC为溶解剂，基于相转化法合成制备PAN基膜，并制备ZnAl-EDTA改性材料，以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、EDTA和NaOH为原液混合，并进行研磨和密封干燥保存，制备ZnAl-EDTA改性材料，再分别称取ZnAl-EDTA改性材料加入富啡酸，混合搅拌制备凝胶溶液，并将制备的PAN基膜置入玻璃夹片，再将获取的凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面取得重金属吸附膜，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种重金属元素吸附膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，预先制备PAN基膜，以PAN为基膜材料，DMAC(N，N-二甲基乙酰胺)为溶解剂，基于相转化法合成制备PAN基膜；
步骤S2，制备ZnAl-EDTA改性材料，以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、EDTA和NaOH为原液混合，并滴入1mol/L的NaOH溶液调节溶液PH为12，充分搅拌10～20min，老化30～40min，抽滤，冷冻干燥机干燥，并进行研磨和密封干燥保存，制备ZnAl-EDTA改性材料；
步骤S3，分别称取原料组份120～260份的ZnAl-EDTA改性材料，再加入40～60份的富啡酸，混合搅拌15～30min，使富啡酸在ZnAl-EDTA改性材料中分散均匀，制备凝胶溶液；
步骤S4，将制备的PAN基膜置入玻璃夹片，并将获取的凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，将玻璃板移至46～50℃的培养箱中，培养30～60min，取出，取得重金属吸附膜。
其中，所述预先制备PAN基膜，包括以下步骤：
步骤S101，预先称取60～80原料组份的PAN粉末，加入到DMAC中，在40～60℃温度下，利用机械搅拌器搅拌24h，保证PAN粉末充分溶解；
步骤S102，再进行停止搅拌，在40～60℃反应温度下，静置沉淀2h～4h后，得到铸膜液并将铸膜液通过刮膜机刮制成膜，放入凝固浴中储存备用。
其中，所述制备ZnAl-EDTA改性材料，包括以下步骤：
步骤S201，按摩尔比为2：1.5的比例取Zn(NO3)2和Al(NO3)3，加入纯水中混合均匀，制得混合溶液A；
步骤S202，按摩尔比为0.5：6的比例取EDTA和NaOH，加入纯水中混合均匀，制得混合溶液B；
步骤S203，将混合溶液B加入到混合溶液A中，进行混合均匀。
其中，所述制备ZnAl-EDTA改性材料的研磨粒径为≤60μm的白色粉末。
其中，所述凝胶溶液，还包括以下步骤：制备交联剂，包括以下原料组份：
环氧氯丙烷15～26份、甲基丙烯酸环氧酯10～16份、甲基丙烯酸酯5～7份、甲醚化六羟甲基三聚氰胺4～9份、丙酮20～60份、乙二胺2～11份、三乙烯四胺8～14份、二乙烯三胺2～6份和丁二烯4～11份。
其中，包括以下步骤：
步骤S301，将制备的交联剂加入到纯水中，50～60℃温度条件下搅拌成均一溶液，再加入丙烯酰胺，搅拌成均一溶液，制得丙烯酰胺凝胶溶液。
其中，所述凝胶溶液，还包括以下步骤：
步骤S302，分别称取原料组份120～260份的ZnAl-EDTA改性材料和60～80份的丙烯酰胺凝胶溶液，再加入40～60份的富啡酸，混合搅拌15～30min，使富啡酸和丙烯酰胺凝胶溶液在ZnAl-EDTA改性材料中分散均匀，制备改性丙烯酰胺凝胶溶液；
步骤S303，将获取的改性丙烯酰胺凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，制得金属元素吸附膜。
其中，所述将玻璃板移至46～50℃的培养箱中，培养30～60min，取出，取得重金属吸附膜，还包括以下步骤：
步骤S401，将取出的玻璃板，进行水合12～24h，期间换水1～2次，制得重金属吸附膜。
其中，所述EDTA改性材料的质量与凝胶溶液的体积之比为2：5摩尔比。
本发明的有益效果：
本发明重金属元素吸附膜的制备方法，通过预先制备PAN基膜，以PAN为基膜材料，DMAC为溶解剂，基于相转化法合成制备PAN基膜，并制备ZnAl-EDTA改性材料，以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、EDTA和NaOH为原液混合，并进行研磨和密封干燥保存，制备ZnAl-EDTA改性材料，再分别称取ZnAl-EDTA改性材料加入富啡酸，混合搅拌制备凝胶溶液，并将制备的PAN基膜置入玻璃夹片，再将获取的凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，取得重金属吸附膜，其以PAN基膜结合富啡酸，可进行对重金属离子进行络合，同时其表面带有较大的负电性，起到吸附重金属的作用，其能稳定，成本低，易于制备，对重金属有效态吸附率更高，吸附量更大，吸附速度更快，解吸率更高，另外制备过程中不产生二次污染，此外能够同时吸附多种重金属元素，且吸附快、吸附量大、解吸率高，适应范围光，可适用于从工业废水、地下水和饮用水中分离回收其它贵金属或重金属离子，同时适用于有机相中金属离子的脱除。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种重金属元素吸附膜的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种重金属元素吸附膜的制备方法。
如图1所示，根据本发明实施例的重金属元素吸附膜的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，预先制备PAN基膜，以PAN为基膜材料，DMAC为溶解剂，基于相转化法合成制备PAN基膜；
步骤S2，制备ZnAl-EDTA改性材料，以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、EDTA和NaOH为原液混合，并滴入1mol/L的NaOH溶液调节溶液PH为12，充分搅拌10～20min，老化30～40min，抽滤，冷冻干燥机干燥，并进行研磨和密封干燥保存，制备ZnAl-EDTA改性材料；
步骤S3，分别称取原料组份120～260份的ZnAl-EDTA改性材料，再加入40～60份的富啡酸，混合搅拌15～30min，使富啡酸在ZnAl-EDTA改性材料中分散均匀，制备凝胶溶液；
步骤S4，将制备的PAN基膜置入玻璃夹片，并将获取的凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，将玻璃板移至46～50℃的培养箱中，培养30～60min，取出，取得重金属吸附膜。
其中，所述预先制备PAN基膜，包括以下步骤：
步骤S101，预先称取60～80原料组份的PAN粉末，加入到DMAC中，在40～60℃温度下，利用机械搅拌器搅拌24h，保证PAN粉末充分溶解；
步骤S102，再进行停止搅拌，在40～60℃反应温度下，静置沉淀2h～4h后，得到铸膜液并将铸膜液通过刮膜机刮制成膜，放入凝固浴中储存备用。
其中，所述制备ZnAl-EDTA改性材料，包括以下步骤：
步骤S201，按摩尔比为2：1.5的比例取Zn(NO3)2和Al(NO3)3，加入纯水中混合均匀，制得混合溶液A；
步骤S202，按摩尔比为0.5：6的比例取EDTA和NaOH，加入纯水中混合均匀，制得混合溶液B；
步骤S203，将混合溶液B加入到混合溶液A中，进行混合均匀。
其中，所述制备ZnAl-EDTA改性材料的研磨粒径为≤60μm的白色粉末。
其中，所述凝胶溶液，还包括以下步骤：制备交联剂，包括以下原料组份：
环氧氯丙烷15～26份、甲基丙烯酸环氧酯10～16份、甲基丙烯酸酯5～7份、甲醚化六羟甲基三聚氰胺4～9份、丙酮20～60份、乙二胺2～11份、三乙烯四胺8～14份、二乙烯三胺2～6份和丁二烯4～11份。
其中，包括以下步骤：
步骤S301，将制备的交联剂加入到纯水中，50～60℃温度条件下搅拌成均一溶液，再加入丙烯酰胺，搅拌成均一溶液，制得丙烯酰胺凝胶溶液。
其中，所述凝胶溶液，还包括以下步骤：
步骤S302，分别称取原料组份120～260份的ZnAl-EDTA改性材料和60～80份的丙烯酰胺凝胶溶液，再加入40～60份的富啡酸，混合搅拌15～30min，使富啡酸和丙烯酰胺凝胶溶液在ZnAl-EDTA改性材料中分散均匀，制备改性丙烯酰胺凝胶溶液；
步骤S303，将获取的改性丙烯酰胺凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，制得金属元素吸附膜。
其中，所述将玻璃板移至46～50℃的培养箱中，培养30～60min，取出，取得重金属吸附膜，还包括以下步骤：
步骤S401，将取出的玻璃板，进行水合12～24h，期间换水1～2次，制得重金属吸附膜。
其中，所述EDTA改性材料的质量与凝胶溶液的体积之比为2：5摩尔比。
借助于上述技术方案，通过预先制备PAN基膜，以PAN为基膜材料，DMAC为溶解剂，基于相转化法合成制备PAN基膜，并制备ZnAl-EDTA改性材料，以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、EDTA和NaOH为原液混合，并进行研磨和密封干燥保存，制备ZnAl-EDTA改性材料，再分别称取ZnAl-EDTA改性材料加入富啡酸，混合搅拌制备凝胶溶液，并将制备的PAN基膜置入玻璃夹片，再将获取的凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，取得重金属吸附膜，其以PAN基膜结合富啡酸，可进行对重金属离子进行络合，同时其表面带有较大的负电性，起到吸附重金属的作用，其能稳定，成本低，易于制备，对重金属有效态吸附率更高，吸附量更大，吸附速度更快，解吸率更高，另外制备过程中不产生二次污染，此外能够同时吸附多种重金属元素，且吸附快、吸附量大、解吸率高，适应范围光，可适用于从工业废水、地下水和饮用水中分离回收其它贵金属或重金属离子，同时适用于有机相中金属离子的脱除。
本技术方案，对于上述制备PAN基膜来说，在应用时，其可以基于MoS2为改性剂对PAN基膜进行改性处理，将MoS2加入到DMAC中，经超声振荡6h，使其均匀分散在DMAC中，并向其中加入一定质量的PAN粉末，并加入DMAC补齐至100g，在一定温度下，利用机械搅拌器搅拌24h，保证PAN粉末充分溶解的同时与MoS2充分接触、反应；停止搅拌，在相应反应温度下，静置沉淀足够的时间后得到铸膜液，通过刮膜机刮制成膜，放入凝固浴中储存、备用。
此外，具体的，进行静态吸附实验：
预先取100mL的重金属元素溶液放于烧杯中，调节溶液的pH值，加入制备的重金属吸附膜放到烧杯中并在恒温振荡器以100r/min振荡一定时间，待吸附完成后，取上清液测定重金属元素浓度，如此反复3次，获取对重金属元素的吸附量。
另外，再进行解吸实验室温下将重金属元素溶液利用重金属吸附膜在一定条件下按照以上步骤吸附，待吸附反应结束后，通过过滤的方式将吸附膜从吸附过后的重金属元素溶液中过滤出来，再将吸附膜利用滤纸将表面水擦干后，最后将吸附剂放入到100mL的HCl溶液当中，恒温振荡12h，然后利用去离子水进行洗涤，擦干表面后，连续进行5次吸附、解吸实验，分别计算每次对重金属元素的吸附量和解析量。
此外，基于上述实验，其PAN基膜截面呈现出一种多孔、松散的结构，这种形状有利于重金属离子的吸收，但是随着PAN固含量的增加，膜孔径是呈现出一种下降的趋势，并最后趋于紧实的状态。这主要是由于随着PAN固含量的增加，分子间成核密度增加，造成晶体间相互堆积，成膜的时候压缩孔径，导致膜孔径下降，并且膜孔隙率也随之下降。
具体的，其PAN基膜材料对重金属元素具有较好的吸附性能，随着PAN固含量的增加，PAN基膜对重金属元素的吸附性能增加，当固含量达到18wt％时，吸附量达到最高；当固含量继续增大时，PAN基膜对重金属元素的吸附量逐渐降低。PAN基膜吸附重金属元素主要是因为PAN表面具有较多的不饱和键，氰基由于在水溶液中容易发生水解反应，故膜表面可以通过静电吸引的作用吸附重金属元素，而膜自身孔道截留作用也会对重金属元素有一定的截留吸附作用，但当PAN固含量增加，膜表面吸附量达到饱和，孔道对重金属元素的截留作用降低，造成吸附性能下降。
另外，通过调节反应温度来改变PAN基膜对重金属元素的吸附性能，随着温度的升高，吸附能力先出现升高的趋势，后下降趋于平缓，这主要是由于随着温度的升高，导致铸膜液的分相速度减慢导致膜孔径变小，当温度为60℃时的温度最优，且最大吸附量为68mg/g。
此外，具体的，进行重金属吸附膜重复性使用分析，表示为：
取浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L、0.7mol/L、0.9mol/L的盐酸溶液脱附达到平衡吸附的重金属吸附膜，获取实验数据。
具体的，其随着盐酸溶液浓度的升高，膜的脱附率先逐渐增大后趋于平稳，当浓度达超过0.5mol/L后，脱附率基本维持在80％以上。利用0.5mol/L的盐酸溶液多次进行脱附实验后，发现反复5次解析吸附循环过程重金属吸附膜的吸附量仍能够达到第一次的45％以上，说明该膜具有良好的重复使用性能。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过预先制备PAN基膜，以PAN为基膜材料，DMAC为溶解剂，基于相转化法合成制备PAN基膜，并制备ZnAl-EDTA改性材料，以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、EDTA和NaOH为原液混合，并进行研磨和密封干燥保存，制备ZnAl-EDTA改性材料，再分别称取ZnAl-EDTA改性材料加入富啡酸，混合搅拌制备凝胶溶液，并将制备的PAN基膜置入玻璃夹片，再将获取的凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，取得重金属吸附膜，其以PAN基膜结合富啡酸，可进行对重金属离子进行络合，同时其表面带有较大的负电性，起到吸附重金属的作用，其能稳定，成本低，易于制备，对重金属有效态吸附率更高，吸附量更大，吸附速度更快，解吸率更高，另外制备过程中不产生二次污染，此外能够同时吸附多种重金属元素，且吸附快、吸附量大、解吸率高，适应范围光，可适用于从工业废水、地下水和饮用水中分离回收其它贵金属或重金属离子，同时适用于有机相中金属离子的脱除。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先制备PAN基膜，以PAN为基膜材料，DMAC为溶解剂，基于相转化法合成制备PAN基膜；
制备ZnAl-EDTA改性材料，以Zn(NO3)2、Al(NO3)3、EDTA和NaOH为原液混合，并滴入1mol/L的NaOH溶液调节溶液PH为12，充分搅拌10～20min，老化30～40min，抽滤，冷冻干燥机干燥，并进行研磨和密封干燥保存，制备ZnAl-EDTA改性材料；
分别称取原料组份120～260份的ZnAl-EDTA改性材料，再加入40～60份的富啡酸，混合搅拌15～30min，使富啡酸在ZnAl-EDTA改性材料中分散均匀，制备凝胶溶液；
将制备的PAN基膜置入玻璃夹片，并将获取的凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，将玻璃板移至46～50℃的培养箱中，培养30～60min，取出，取得重金属吸附膜。
2.根据权利要求1所述的重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述预先制备PAN基膜，包括以下步骤：
预先称取60～80原料组份的PAN粉末，加入到DMAC中，在40～60℃温度下，利用机械搅拌器搅拌24h，保证PAN粉末充分溶解；
再进行停止搅拌，在40～60℃反应温度下，静置沉淀2h～4h后，得到铸膜液并将铸膜液通过刮膜机刮制成膜，放入凝固浴中储存备用。
3.根据权利要求2所述的重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述制备ZnAl-EDTA改性材料，包括以下步骤：
按摩尔比为2：1.5的比例取Zn(NO3)2和Al(NO3)3，加入纯水中混合均匀，制得混合溶液A；
按摩尔比为0.5：6的比例取EDTA和NaOH，加入纯水中混合均匀，制得混合溶液B；
将混合溶液B加入到混合溶液A中，进行混合均匀。
4.根据权利要求3所述的重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述制备ZnAl-EDTA改性材料的研磨粒径为≤60μm的白色粉末。
5.根据权利要求4所述的重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述凝胶溶液，还包括以下步骤：制备交联剂，包括以下原料组份：
环氧氯丙烷15～26份、甲基丙烯酸环氧酯10～16份、甲基丙烯酸酯5～7份、甲醚化六羟甲基三聚氰胺4～9份、丙酮20～60份、乙二胺2～11份、三乙烯四胺8～14份、二乙烯三胺2～6份和丁二烯4～11份。
6.根据权利要求5所述的重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将制备的交联剂加入到纯水中，50～60℃温度条件下搅拌成均一溶液，再加入丙烯酰胺，搅拌成均一溶液，制得丙烯酰胺凝胶溶液。
7.根据权利要求6所述的重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述凝胶溶液，还包括以下步骤：
分别称取原料组份120～260份的ZnAl-EDTA改性材料和60～80份的丙烯酰胺凝胶溶液，再加入40～60份的富啡酸，混合搅拌15～30min，使富啡酸和丙烯酰胺凝胶溶液在ZnAl-EDTA改性材料中分散均匀，制备改性丙烯酰胺凝胶溶液；
将获取的改性丙烯酰胺凝胶溶液注入玻璃夹片内PAN基膜表面，制得金属元素吸附膜。
8.根据权利要求7所述的重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述将玻璃板移至46～50℃的培养箱中，培养30～60min，取出，取得重金属吸附膜，还包括以下步骤：
将取出的玻璃板，进行水合12～24h，期间换水1～2次，制得重金属吸附膜。
9.根据权利要求8所述的重金属元素吸附膜的制备方法，其特征在于，所述EDTA改性材料的质量与凝胶溶液的体积之比为2：5摩尔比。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115069228A (zh) * 2022-08-02 2022-09-20 南京海关工业产品检测中心 一种重金属元素吸附膜的制作方法及设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103120901A (zh) * 2013-03-01 2013-05-29 北京工业大学 一种聚丙烯腈平板微滤膜的制备方法
CN107790104A (zh) * 2017-09-22 2018-03-13 北京交通大学 基于edta改性材料的重金属有效态吸附膜及其制备方法
CN108421425A (zh) * 2018-01-15 2018-08-21 大连工业大学 一种重金属-有机物双重过滤功效聚丙烯腈基超滤膜的制备方法
CN109731549A (zh) * 2019-02-26 2019-05-10 东北电力大学 MoS2-PAN共混吸附膜

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103120901A (zh) * 2013-03-01 2013-05-29 北京工业大学 一种聚丙烯腈平板微滤膜的制备方法
CN107790104A (zh) * 2017-09-22 2018-03-13 北京交通大学 基于edta改性材料的重金属有效态吸附膜及其制备方法
CN108421425A (zh) * 2018-01-15 2018-08-21 大连工业大学 一种重金属-有机物双重过滤功效聚丙烯腈基超滤膜的制备方法
CN109731549A (zh) * 2019-02-26 2019-05-10 东北电力大学 MoS2-PAN共混吸附膜

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周修高等: "《沉积及层控金矿床的生物成矿作用》", 31 May 1995, 武汉：中国地质大学出版社 *
程静: "基于薄膜梯度扩散技术的土壤重金属有效态提取分析方法的研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115069228A (zh) * 2022-08-02 2022-09-20 南京海关工业产品检测中心 一种重金属元素吸附膜的制作方法及设备

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