专利名称：一种利用废弃pet纤维制备的应急吸附材料及制备方法
技术领域：
本发明公开了一种利用废弃PET纤维制备的有机-无机复合应急吸附材料及其制备方法，更具体的说是基于一种基于废弃PET纤维为基质的碱式氯化铝修饰的应急吸附纤维及其制备方法。
背景技术：
PET作为一种高分子聚合材料被广泛用于制造纤维/织物、容器包装、工程材料。 2010年全世界PET的产量超过亿吨，其中70%用于制造纤维/织物。中国作为世界上最大的PET生产国和消费国，每年生产和消耗了大量的PET材料，但其中不足10 %的PET被回收。由于PET纤维在环境中很难被降解，且无法通过简单的物理方法被回收，因此如何对废旧 PET 纤维进行回收成为了一个难题[B. Kuczenski,R. Geyer,Material flow analysis of polyethylene terephthalate in the US,1996-2007. Resources, Conservation and Recycling，54(2010) 1161-1169. ]，[Y. X. Ou,Y. Zhao，Status and recent developments of PET recovery technology. Chemical Industry and Engineering Progress， 29(2010) 1086-1090. ] o另一方面，我国近些年环境突发污染事件时有发生，尤其是因砷污染导致的水污染突发事件频发。如何快速、高效去除水中砷(V)成为水污染控制研究领域的热点问题。目前去除水中砷(V)的方法主要为吸附法和混凝沉淀法。混凝沉淀法虽然可以有效去除水中砷(V)，但是产生大量的含砷(V)泥渣不易处置，容易导致二次污染；活性氧化铝吸附法虽然对砷(V)的吸附选择性高，但是其片状、颗粒状的形态不易在环境复杂的河道和湖泊中使用，且成本昂贵，很难在实际水污染应急处置中大规模使用[Victor Raj Mohan Chandrasekaran, Ilayaraja Muthaiyan, Po-Chang Huang, Ming-Yie Liu Using iron precipitants to remove arsenic from water Is it safe Water Res. (44)20105823-5827.]，[Dinesh Mohan, Charles U. Pittman Jr Arsenic removal from water/wastewater using adsorbents—A critical review, J. Hazard. Mate. (142)20071-53]o釆用纤维作为吸附材料应用到突发环境污染事件的处置目前已经引起人们的重视，因为纤维状吸附材料在形状上具有很强的可塑性，能够制成网状、纤维状乃至海绵状，使之适用于复杂多变的使用场合，也便于回收再生。研究报道了基于羊毛为基质的螯合纤维，对重金属离子有较好的吸附去除效果；路健美等人合成了对疏水性油类物质有很好的吸附效果的海绵树脂。但是现有的纤维吸附材料都存在着以下的不足1)釆用羊毛等动物毛发作为基质材料，不仅来源困难，不是以规模化生产，且制作成本较高，与处理和合成条件不易操作控制[M. Monier，N. Nawar，D. A. Abdel-Latif, Preparation and characterization of chelating fibers based on natural wool for removal of Hg(II)，Cu(II)and Co(Il)metal ions from aqueous solutionsj. Hazard. Mater. 184(2010) 118·]，[V. D. Zhel jazkov, G. W Stratton, J. Pincock，S. Butler,
权利要求
1.一种利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料，其特征在于PET骨架与表面接枝的胺基以及后修饰上的碱式氯化铝构成，基本结构式如下，式中I < η
2.根据权利要求2所述的利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料，其特征在于吸附材料为纤维状，表面含有碱式氯化铝，材料与水的接触角为52°，对砷吸附量 9.982-14. 989mg/g。
3.一种利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料制备方法，其步骤为(1)废弃PET纤维预处理a.抽提将PET纤维用有机溶剂在索氏抽提器中抽提4-8小时，然后在室温下晾干；b.溶胀将经过抽提干燥后的PET纤维置于三颈瓶中，加入溶胀剂溶胀4-8小时，溶胀剂用量与纤维的质量比例为I : 40-100，溶胀温度为20-40摄氏度；(2)配制反应乳液a.将丙烯酸、乙二胺按照质量比为I: 2 4混合，在35-40°C下搅拌反应8-24h，得到接枝单体溶液；b.将接枝单体溶液与有机溶胀剂和乳化剂在120r/min搅拌下混合，得到反应乳液，其中接枝单体溶液、有机溶胀剂和乳化剂的质量比=I 1.5-2 0.5-1;(3)接枝反应将经过预处理后的PET纤维与反应乳液在120r/min下混合搅拌，后加入引发剂，PET纤维与引发剂、反应液的质量比例为5-10 1-2 1000 5000，在65-95°C下反应8-24h，得到PET-AA-NN，乙醇清洗后50摄氏度真空干燥；(4)PET-AA-NN纤维负载金属反应a.将PET-AA-NN纤维浸泡铝离子溶液反应8_12h，50°C下真空干燥，得到 PET-AA-NN-Al3+ 纤维；b.将PET-AA-NN-Al3+纤维浸泡在去离子水中，向纤维滴加碱溶液，直至出现大量白色混浊状止，后浸泡4小时后取出，置于120°C下烘12h，于50°C下真空干燥，得到 PET-AA-NN-Al2 (OH) nCl6_n 纤维。
4.根据权利要求3所述的利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料制备方法，其特征在于所述步骤Ι-a中有机溶剂为乙醇、丙酮或者石油醚中的一种，PET与有机溶剂质量比= I 50，在索氏抽提器中抽提8小时；所述步骤Ι-b溶胀剂为DMF、二氯乙烷或甲苯中的一种，溶胀8小时，溶胀剂用量与纤维的质量比例为I : 50，溶胀温度为40摄氏度。
5.根据权利要求4所述的利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料制备方法，其特征在于，所述步骤2-a中丙烯酸、乙二胺在40°C下搅拌反应12h，得到接枝单体溶液；步骤2的接枝单体为丙烯酸和乙二胺溶液反应生成物，其结构如下
6.根据权利要求5所述的利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料制备方法，其特征在于所述接枝单体溶液、有机溶胀剂和乳化剂的质量比为I : 2 : I。
7.根据权利要求5或6所述的利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料制备方法，其特征在于步骤3-a中所述引发剂为过氧化苯甲酰、过氧化二酰或偶氮二异丁腈的一种，PET纤维与引发剂、反应液的质量比例为5 I 1200 2000，在95°C下反应12h。
8.根据权利要求7所述的利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料制备方法，其特征在于步骤4中所述铝离子溶液为质量浓度5% 20%的三氯化铝溶液，步骤4-b中所用的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾溶液或氨水，质量浓度为I 10%。
全文摘要
本发明公开了一种利用废弃PET纤维制备的应急吸附材料及制备方法，属于环境材料合成与应用领域。材料由PET骨架与表面接枝的胺基以及后修饰上的碱式氯化铝构成，其平均直径为40-60μm，碱式氯化铝含量为13.4-16.7%，吸附材料为纤维状，表面含有碱式氯化铝，材料与水的接触角为52°，对砷吸附量9.982-14.989mg/g。制备骤为废弃PET纤维预处理--配制反应乳液-接枝反应-PET-AA-NN纤维负载金属反应，本发明适用于河道、湖泊等天然水体发生的突发重金属水污染事件的应急处置。在制备出应急吸附材料的同时，也实现了废弃PET纤维的回收、利用。
文档编号B01J20/30GK102580699SQ201210053178
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者孟颖, 杨欣, 王津南, 许丽 申请人:南京大学