一种胺修饰的纤维膜状吸附材料及其制备方法_2

文档序号:9443030阅读:来源:国知局
。 阳02引似向上述溶液中加入胺化反应试剂及催化剂,在70~150°C且20化pm快速揽拌 条件下,进行胺化反应2~4她,冷却后得到静电纺丝液,进行静电纺丝,得到胺修饰的纳米 纤维膜状吸附材料。静电纺丝溶液重量百分比浓度为10~25%。
[0023] 步骤(2)中胺化反应试剂为乙二胺、二乙締=胺、=乙締四胺、四乙締五胺等其中 的一种或两种,催化剂为碳酸钢、碳酸氨钢、氯化侣等其中的一种或两种,聚丙締腊与反应 试剂质量比为1 : (3~5),聚丙締腊与催化剂的质量比为(3~5) : 1。
[0024] 步骤似中静电纺丝工艺参数为:电压10~20KV,喷口孔径0. 4~2. 0mm,溶液流 速为0. 1~2.血A,环境溫度为15~30°C,空气相对湿度30 %~60 %,接收距离为10~ 30畑1,滚筒速度为5~40r/min。
[00巧](3)将上述胺修饰的纳米纤维膜状吸附材料浸泡在去离子水中,在10~40°C条件 下浸泡4~2地,调节地至中性,烘干。 阳0%] 3、有益效果
[0027]本发明提供了一种胺修饰的纤维膜状吸附材料及其制备方法,将聚丙締腊溶液直 接与胺化试剂反应,通过液-液均相反应修饰上胺基,而后采用静电纺丝技术制备纤维膜 状吸附材料,其有益效果如下:
[002引 (1)相比较W往采用纤维基体作骨架,通过"接枝反应+化学修饰反应"的合成方 法,本发明的合成方法步骤少且简单,大大减少有机溶剂使用量,且胺化过程和产率易于调 控。
[0029] (2)相比较传统的纤维吸附材料,新制备的纤维膜状吸附材料可W应用到平板膜 滤组件中,因此水样可W均匀通过纤维膜,从而使得溶液中重金属离子可W与膜纤维充分 接触,吸附去除重金属离子。
[0030] (3)制备的纤维膜状吸附材料亲水性强,对水中重金属离子吸附量高,抗共存巧、 儀离子干扰能力强。
【附图说明】
[0031] 图1 (a-d)为本发明制备得到的纤维膜状吸附材料的结构图;
[0032] 图1 (a)纤维膜状吸附材料APAN的结构图(式中聚丙締腊的分子量约为85, 000, 测定方法:凝胶渗透色谱法测定聚丙締腊的相对分子质量及其分布的研究,中国纺织大学 学报,2000, 26 似);
[0033] 图1化)纤维膜状吸附材料APAN的结构图(式中聚丙締腊的分子量约为95, 000, 测定方法:凝胶渗透色谱法测定聚丙締腊的相对分子质量及其分布的研究,中国纺织大学 学报,2000, 26 似);
[0034] 图1 (C)纤维膜状吸附材料APAN的结构图(式中聚丙締腊的分子量约为105, 000, 测定方法:凝胶渗透色谱法测定聚丙締腊的相对分子质量及其分布的研究,中国纺织大学 学报,2000, 26 似);
[0035] 图1 (d)纤维膜状吸附材料APAN的结构图(式中聚丙締腊的分子量约为120, 000, 测定方法:凝胶渗透色谱法测定聚丙締腊的相对分子质量及其分布的研究,中国纺织大学 学报,2000, 26 (2))。
[0036] 图2为本发明制备得到的纤维膜状吸附材料的FT-IR图谱,图中(1571、1657)cm1 处的强吸收峰证明了纤维上存有大量胺基和酷胺基。依据参考文献(邢其毅,裴伟伟等,基 础有机化学,高等教育出版社,2005年第S版,pl84)。
[0037] 图3(a)为本发明实施例1、2、3、7、8制备的纤维膜状吸附材料的扫描电镜图,放大 倍数为10000倍;
[003引图3(b)为本发明实施例4、5、6制备的纤维膜状吸附材料的扫描电镜图,放大倍数 10000 倍。
[0039] 图4(a)为本发明实施例1、2、3、4制备的纤维膜状吸附材料的固体核磁共振图谱, 图4(b)为图4(a)对应的固体核磁共振13CNMR图谱特征峰对应的结构图;图4(c)为本发 明实施例5、6、7、8制备的纤维膜状吸附材料的固体核磁共振图谱,图4(d)为图4(c)对应 的固体核磁共振13CNMR图谱特征峰对应的结构图;
[0040] 图5动态过膜试验所用装置示意图,1、进水储液槽,2、水累,3、流量计,4、膜组件, 5、出水储液槽,6、纤维膜状吸附材料。
[0041] 图6 (a-h)分别对应实施例1-8动态过膜试验结果图。
[0042] 图7(a-h)分别对应实施例1-8有巧、儀离子干扰时的动态过膜试验结果图。
[0043] 图8 (a)为本发明实施例1-8制备的纤维膜状吸附材料过膜的跨膜压差图(河水, COD= 7,巧离子浓度=20mg/L);
[0044] 图8(b)为普通的PV壯材料过膜的跨膜压差图(河水,COD= 7,巧离子浓度= 20mg/L);
[0045]图9为实施例1制备的纤维膜状吸附材料的水接触角图片,接触角为50. 7°,足可 见其亲水性。
【具体实施方式】阳046] 实施例1
[0047] 一种胺修饰的纤维膜状吸附材料制备方法,其步骤包括: W48] (1)将重量比为1:3的聚丙締腊和N,N-二甲基甲酯胺DMF相溶,在30°C条件下揽 拌溶解化,聚丙締腊的分子量为85, 000 ;
[0049] (2)向上述溶液中加入胺化反应试剂二乙締=胺,聚丙締腊与反应试剂的质量比 为1:3,在70°C且20化pm揽拌条件下,进行胺化反应化,冷却后得到静电纺丝液,将液体 基质移入静电纺丝机注射器内,调节喷丝口径、电压、喷丝速率、湿度、接收距离与滚筒速 度,进行静电纺丝,得到胺修饰的纳米纤维膜。静电纺丝工艺参数为:电压10KV,喷口孔径 0. 4mm,溶液流速为0. 1血A,环境溫度为15°C,空气相对湿度30 %,接收距离为IOcm,滚筒 速度为5r/min。
[0050] (3)将上述胺修饰的纳米纤维膜浸泡在去离子水中,在10°C条件下浸泡地,调节 抑至中性,烘干,制得一种胺修饰的纤维膜状吸附材料。
[0051] 吸附性能测定采用静态摇床吸附试验和连续动态过膜试验两种模式,具体试验方 式如下: 阳05引 A.静态摇床试验
[0053] B.动态过膜试验所用装置示意图如图5,其中进水储液槽1,水累2,流量计3,膜组 件4,出水储液槽5,纤维膜状吸附材料6。
[0054] 所制备的纤维膜状吸附材料扫描电镜图如图3 (a)。 阳化5] 红外图谱如图2,图中(1571、1657)cmi处的强吸收峰证明了纤维上存有大量胺基 和酷胺基。
[0056] 固体核磁共振图谱图4 (a),纤维膜状吸附材料过膜的跨膜压差图(河水,COD= 7, 巧离子浓度=20mg/L)见图8(a),【图8(b)为普通的PV壯材料过膜的跨膜压差图(河水, COD= 7,巧离子浓度=20mg/L);】制备得到的纤维膜状吸附材料APAN的结构图(图la) 为:
[0057]
[0058] 制备的纤维膜状吸附材料的水接触角图见图9,接触角为50. 7°,足可见其亲水 性。
[0059] 对Cu2+饱和吸附量为80mg/g,动态过膜试验结果如图6 (a),有觀儀离子干扰时的 动态过膜试验结果如图7(a)(巧儀离子浓度为Immol/L)。 W60] 实施例2
[0061] 一种胺修饰的纤维膜状吸附材料制备方法,其步骤包括:
[00创 (1)将重量比为1:4的聚丙締腊和N,N-二甲基甲酯胺DMF相溶,在40°C条件下揽 拌溶解化,静电纺丝溶液重量百分比浓度为20%,聚丙締腊的分子量为90, 000。
[0063] (
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