本发明涉及滤纸，特别是一种用于离子吸附的孔径可调滤纸的制备方法。
背景技术：
滤纸是工业生产中常用的过滤材料，由于空气、水汽以及水溶液中存在的多种离子污染物，如重金属离子，镉、汞、铜、铅、镍离子等，如氨基酸残基、糖氨基等生物小分子污染物，现有滤纸不能去除此类污染物，满足不了生产对滤纸的实际需要，因此，滤纸上的改进和创新势在必行。
技术实现要素：
针对上述情况，为克服现有技术之不足，本发明之目的就是提供一种用于离子吸附的孔径可调滤纸的制备方法，可有效解决对离子污染物和生物小分子污染物的去除问题。
本发明所要解决的技术问题是：1、如何将普通滤纸制备成具有丰富孔隙（纤维束剥离更充分）的结构；2、采用何种方式将聚合物与普通滤纸制成复合结构；3、采用何种方式调节复合结构中的孔隙尺寸；4、如何调节复合结构的物理化学性质。据此，本发明解决的技术方案包括以下步骤：
（1）、将中速定性滤纸（GB/T1914-2007,直径12.5 cm，孔径15-20微米，灰分小于等于0.15），切碎至小于3×3mm2，按质量比：中速定性滤纸5%-25%、去离子水75-95%，将中速定性滤纸用去离子水浸泡12h-24h，成滤纸溶液；
（2）、取上述滤纸溶液，按体积比1︰1放入超声波处理液中，5-20kHz，100w超声波处理1h-12h，目的在于将纤维原有结合状态打破，增加纤维间距，经过处理的滤纸纤维熔浆分散均匀，呈乳白色，无明显颗粒状纤维，成滤纸熔浆；
所述的超声波处理液是由质量百分比计的：去离子水70%-85%和过氧化氢15%-30%制成；
（3）、将超声波处理后的滤纸熔浆取出采用冷冻干燥6-12h，冷冻干燥可以在减压状态下快速去除水分，同时保持原有结构状态，保证经过超声波处理的纤维空隙保持去除水分之前状态；
（4）、将冷冻干燥后的滤纸放入高分子溶液，磁力搅拌下浸泡15min-30min；
所述的高分子溶液是由质量百分比计的：去离子水95%-98%和聚醚酰亚胺（PEI）2%-5%混合均匀制成（去离子水即超纯水，由于此处使用的是静电力使结构与高分子互相作用，防止离子带电性质会影响结合或者造成沉淀）；
（5）、将滤纸从高分子溶液中取出，放入带有相反电荷的高分子溶液中，磁力搅拌下浸泡15min-30min；
所述的带有相反电荷的高分子溶液是由重量百分比计的：去离子水95%-98%和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）2%-5%混合均匀制成；
（6）、将滤纸按照交替放入上述两种高分子溶液中，循环进行10-30次，调节高分子聚合物的吸附量，达到对孔径的调节；
（7）、将步骤（6）制备成的滤纸干燥，即成孔径在50-300nm可调的滤纸。
本发明原料丰富，制备方法简单，易生产，成本低，产品质量好，是滤纸上的创新，有良好的经济和社会效益。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作详细说明。
实施例1
本发明在具体实施中，所述的步骤（1）中速定性滤纸直径12.5 cm，孔径15-20微米，灰分≤0.15，中速定性滤纸和去离子水按质量比为：中速定性滤纸10%、去离子水90%，将中速定性滤纸用去离子水浸泡15h；
所述的步骤（2）超声波处理液是由质量百分比计的：去离子水80%和过氧化氢20%制成；
所述的步骤（4）高分子溶液是由质量百分比计的：去离子水96%和聚醚酰亚胺（PEI）4%混合均匀制成；
所述的步骤（5）带有相反电荷的高分子溶液是由重量百分比计的：去离子水96%和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）4%混合均匀制成。
实施例2
本发明在具体实施中，所述的步骤（1）中速定性滤纸和去离子水按质量比为：中速定性滤纸15%、去离子水85%，将中速定性滤纸用去离子水浸泡20h；
所述的步骤（2）超声波处理液是由质量百分比计的：去离子水72%和过氧化氢28%制成；
所述的步骤（4）高分子溶液是由质量百分比计的：去离子水97%和聚醚酰亚胺（PEI）3%混合均匀制成；
所述的步骤（5）带有相反电荷的高分子溶液是由重量百分比计的：去离子水97%和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）3%混合均匀制成。
实施例3
本发明在具体实施中，所述的步骤（1）中速定性滤纸和去离子水按质量比为：中速定性滤纸22%、去离子水78%，将中速定性滤纸用去离子水浸泡22h；
所述的步骤（2）超声波处理液是由质量百分比计的：去离子水82%和过氧化氢18%制成；
所述的步骤（4）高分子溶液是由质量百分比计的：去离子水98%和聚醚酰亚胺（PEI）2%混合均匀制成；
所述的步骤（5）带有相反电荷的高分子溶液是由重量百分比计的：去离子水98%和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）2%混合均匀制成。
由上述可以看出，本发明涉及一种孔径可调的滤纸结构及其制备方法，所述孔径可调滤纸结构由普通滤纸和高分子聚合物组成，高分子聚合物为聚醚酰亚胺（PEI）和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）。本发明利用高分子聚合物表面所带电荷经过复浸方式吸附在经过超声波膨化处理的普通滤纸中的纤维表面，经干燥后制得新型滤纸结构。基于新型滤纸结构中所带有的带有相反电荷的高分子聚合物以及孔径可调的性质，该新型滤纸可以有效吸附水体、空气、土壤等环境中离子污染物。
PEI和PSS都是高分子聚合材料，由于这两种聚合物侧链带有不同的基团，其在水溶液中通常分别带有正电荷与负电荷。通过分子间的静电相互作用，可以形成分子间的自组装。通常可以制备出致密的具有孔隙的复合结构。
采用超声处理经过浸泡的普通滤纸后，基于空化作用和自由基的作用，原有的滤纸纤维间隙变大形成孔道，同时在纤维表面形成新的带点基团。在形成的孔道中进一步修饰上述两种带电高分子材料，通过孔道内表面超声处理所得到的带电荷基团与高分子材料侧链上的带电荷基团发生静电相互作用，通过交替吸附两种带电高分子材料，即可构建出孔隙可调的微米-纳米复合结构。
由于空气、水汽以及水溶液中存在的多种离子污染物（如重金属离子，镉、汞、铜、铅、镍离子等等；也可以吸附带有正电荷氨基的小分子，如氨基酸残基、糖氨基等生物小分子污染物），其尺寸不一，原有滤纸不能去除此类污染物，通过本发明方法制备的滤纸，可以达到去除的目的。本发明也适用于尺寸更大的其它带电有机、无机污染物和气溶胶等污染物，可以达到去除的目的。
对于小分子，调节新型滤纸结构孔径小于50nm，此时可以吸附细小离子和小分子，当所需要吸附的污染物增大时，本发明制备的滤纸，可降低高分子材料填充量，增加孔径，孔径最大值为300nm。
超声波技术对于最初的滤纸空隙变化至关重要。冷冻干燥技术使复合结构中的孔隙更加丰富，有效满足工业生产中对滤纸的实际需要，有重要的实际应用价值，经济和社会效益显著。