CN206152809U - 用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料 - Google Patents
用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型主要属于吸附材料技术领域，具体涉及用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料。所述高孔隙率纳米纤维吸附材料由高吸附力纳米纤维和高弹性纳米纤维均匀分布组成；所述高吸附力纳米纤维为壳聚糖纳米纤维或甲壳素纳米纤维，所述高弹性纳米纤维为聚丙烯腈纳米纤维、醋酸纳米纤维或二氧化硅纳米纤维；所述高吸附力纳米纤维的直径范围为40~100nm，所述高弹性纳米纤维的直径范围为200~500nm。本实用新型所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的比表面积大、吸附位点多、孔隙率大、具有良好生物相容性和生物学功能，可特定吸附重金属离子、酚类的高孔隙纳米纤维吸附材料。
Description
技术领域
本实用新型主要属于吸附材料技术领域，具体涉及用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料。
背景技术
随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、人体健康。
垃圾焚烧能够最大限度地实现生活垃圾的减量化、无害化、资源化，具有很好的应用前景,但焚烧不可避免带来二次污染,尤其是由飞灰、酸性气体、二恶英、重金属等组成的焚烧烟气的污染。垃圾焚烧烟气二次污染的防治是垃圾焚烧系统不可缺少的组成部分。
吸附技术作为一种有效去除重金属和酚类的方法，在烟气处理、水污染控制和水净化领域里发挥着其他技术无可取代的重要作用。采用吸附方法处理溶液和烟气中的重金属或酚类主要是通过吸附材料特殊功能基团对溶液和烟气中重金属离子或酚类进行吸附。化学吸附是通过吸附剂与吸附质之间生成化学键，产生了化学作用而引起的吸附。由于生成化学键，所以化学吸附是有选择性的。化学吸附的吸附剂分子通常含有优良的吸附、螯合、交联作用的基团，能够与溶液和烟气中的重金属离子进行螯合，形成具有网状笼形结构的化合物，有效地吸附重金属离子，或是形成离子键、共价键以达到吸附重金属离子和酚类的目的。
目前无机吸附材料有沸石、硅藻土、分子筛等；有机吸附材料有纤维类吸附材料，树脂类吸附材料，壳聚糖类吸附材料等。在众多传统吸附材料的运用实践中，传统吸附材料表现出运用成本高、去除低浓度重金属离子的能力不强的缺陷。传统吸附材料还面临着孔隙率低，比表面积小、在水中吸附时易溶解或被生物降解等问题而不能进一步提高其吸附能力。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的比表面积大、吸附位点多、孔隙率大、具有良好生物相容性和生物学功能，可特定吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料由高吸附力纳米纤维和高弹性纳米纤维均匀分布组成；所述高吸附力纳米纤维为壳聚糖纳米纤维或甲壳素纳米纤维，所述高弹性纳米纤维为聚丙烯腈纳米纤维、醋酸纳米纤维或二氧化硅纳米纤维；所述高吸附力纳米纤维和所述高弹性纳米纤维的直径范围为40～500nm。
进一步地，在所述高孔隙率纳米纤维吸附材料中，所述高吸附力纳米纤维和所述高弹性纳米纤维的质量比为1:1-3。
进一步地，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料为多级孔结构，孔隙率为90％～95％。
进一步地，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的密度为20～50mg/cm3。
进一步地，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的底面直径为0.3～5cm，高度为0.2～12cm。
本实用新型的有益技术效果：
1.本实用新型使用的高吸附力纳米纤维为壳聚糖或甲壳素纳米纤维，壳聚糖或甲壳素分子中存在羟基、氨基等活性基团，能够与重金属离子进行螯合，还因其良好的絮凝性能而能吸附酚类，具有高吸附能力；使用的高弹性纳米纤维为聚丙烯腈、醋酸纤维或二氧化硅纳米纤维，具有较好的弹性；因此，由上述两种纳米纤维构成的高孔隙率纳米纤维吸附材料既具备高吸附能力，还具备较好的弹性。
2.本实用新型所述高孔隙率纳米纤维吸附材料具有大量的吸附位点，可用于溶液和烟气中重金属离子、酚类的吸附。
3.本实用新型使用的壳聚糖或甲壳素为生物高分子，具有良好的生物相容性、生物可降解性和生物学功能，在环保、健康和生物医学领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本实用新型所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的结构示意图；
附图标记:1.高吸附力纳米纤维、2.高弹性纳米纤维、3.多级孔。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。
实施例1
如图1所示，一种用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料由高吸附力纳米纤维1和高弹性纳米纤维2均匀分布组成；所述高吸附力纳米纤维1为壳聚糖纳米纤维，所述高弹性纳米纤维2为聚丙烯腈纳米纤维；所述壳聚糖纳米纤维的直径约为60nm，所述聚丙烯腈纳米纤维的直径约为200nm。
所述高吸附力纳米纤维和高弹性纳米纤维均通过静电纺丝法制备，通过静电纺丝法制备的纳米纤维，直径小，材料具备极大的比表面积。
在所述高孔隙率纳米纤维吸附材料中，所述壳聚糖纳米纤维和所述聚丙烯腈纳米纤维的质量比为1:1。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料为多级孔结构3，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的密度为46mg/cm3，孔隙率为94％。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的底面直径为4cm，高度为1.5cm。
本实施例中所述高孔隙率纳米纤维吸附材料对Hg2+的吸附容量约为250mg/g，对苯酚的吸附容量约为40mg/g。
实施例2
一种用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料由高吸附力纳米纤维和高弹性纳米纤维均匀分布组成；所述高吸附力纳米纤维为甲壳素纳米纤维，所述高弹性纳米纤维为聚丙烯腈纳米纤维；所述甲壳素纳米纤维的直径为80nm，所述聚丙烯腈纳米纤维的直径为300nm。
在所述高孔隙率纳米纤维吸附材料中，所述甲壳素纳米纤维和所述聚丙烯腈纳米纤维的质量比为1:1。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料为多级孔结构，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的密度为43mg/cm3，孔隙率为93％。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的底面直径为4cm，高度为1.5cm。
本实施例中所述高孔隙率纳米纤维吸附材料对Cr6+的吸附容量约为25mg/g，对苯酚的吸附容量约为35mg/g。
实施例3
一种用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料由高吸附力纳米纤维和高弹性纳米纤维均匀分布组成；所述高吸附力纳米纤维为壳聚糖纳米纤维，所述高弹性纳米纤维为二氧化硅纳米纤维；所述壳聚糖纳米纤维的直径约为40nm，所述二氧化硅纳米纤维的直径约为400nm。
在所述高孔隙率纳米纤维吸附材料中，所述壳聚糖纳米纤维和所述二氧化硅纳米纤维的质量比为1:3。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料为多级孔结构，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的密度为39mg/cm3，孔隙率为95％。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的底面直径为4cm，高度为1.5cm。
本实施例中所述高孔隙率纳米纤维吸附材料Cu2+的吸附容量约为315mg/g，对苯酚的吸附容量约为30mg/g。
实施例4
一种用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料由高吸附力纳米纤维和高弹性纳米纤维均匀分布组成；所述高吸附力纳米纤维为甲壳素纳米纤维，所述高弹性纳米纤维为二氧化硅纳米纤维；所述甲壳素纳米纤维的直径约为100nm，所述二氧化硅纳米纤维的直径约为500nm。
在所述高孔隙率纳米纤维吸附材料中，所述甲壳素纳米纤维和所述二氧化硅纳米纤维的质量比为1:2。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料为多级孔结构，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的密度为35mg/cm3，孔隙率为91％。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的底面直径为4cm，高度为1.5cm。
本实施例中所述高孔隙率纳米纤维吸附材料对对Ag+的吸附容量约为174mg/g，对苯酚的吸附容量约为33mg/g。
实施例5
一种用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料由高吸附力纳米纤维和高弹性纳米纤维均匀分布组成；所述高吸附力纳米纤维为壳聚糖纳米纤维，所述高弹性纳米纤维为醋酸纳米纤维；所述壳聚糖纳米纤维的直径约为60nm，所述醋酸纳米纤维的直径约为200nm。
在所述高孔隙率纳米纤维吸附材料中，所述壳聚糖纳米纤维和所述醋酸纳米纤维的质量比为1:3。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料为多级孔结构，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的密度为32mg/cm3，孔隙率为90％。
所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的底面直径为4cm，高度为1.5cm。
本实施例中所述高孔隙率纳米纤维吸附材料对Zn2+的吸附容量约为251mg/g，对苯酚的吸附容量约为25mg/g。
Claims (5)
1.用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，其特征在于，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料由高吸附力纳米纤维和高弹性纳米纤维均匀分布组成；所述高吸附力纳米纤维为壳聚糖纳米纤维或甲壳素纳米纤维，所述高弹性纳米纤维为聚丙烯腈纳米纤维、醋酸纳米纤维或二氧化硅纳米纤维；所述高吸附力纳米纤维的直径范围为40~100nm，所述高弹性纳米纤维的直径范围为200~500nm。
2.根据权利要求1所述用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，其特征在于，在所述高孔隙率纳米纤维吸附材料中，所述高吸附力纳米纤维和所述高弹性纳米纤维的质量比为1:1-3。
3.根据权利要求1所述用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，其特征在于，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料为多级孔结构，孔隙率为90%~95%。
4.根据权利要求1所述用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，其特征在于，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的密度为20~50mg/cm3。
5.根据权利要求1所述用于吸附重金属离子、酚类的高孔隙率纳米纤维吸附材料，其特征在于，所述高孔隙率纳米纤维吸附材料的底面直径为0.3~5cm，高度为0.2~12cm。
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