专利名称：一种经表面处理的玻璃纤维、制备方法及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及重金属检测及处理技术领域，具体涉及一种经表面处理的玻璃纤维及其制备方法，同时还涉及该玻璃纤维的应用。
背景技术：
很多重金属离子对人体和环境能造成非常大的毒害作用，尤其是镉离子和汞离子对环境和人体的伤害最大。例如镉是公认的对人畜高度致毒和致癌的金属，镉离子浓度过高将引起人体一系列的生理疾病，例如肠胃紊乱、肌肉痉挛、骨损伤、神经痛等。镉污染可以伴随着岩石泥土等自然溶解现象而发生，同时随着人类的冶金工业的扩大，尤其是电镀和电池工业的快速发展，镉污染也在日益加剧。如果镉和汞等重金属离子进入人的食物链，它们将被逐步累积且难以消除，因此重金属离子的检测和处理在卫生健康和环境保护领域非常重要。目前水中重金属离子的处理领域，常用的工业方法有化学沉淀法、介孔分子筛吸附法和离子交换树脂吸附法等，但这些方法都存在不同程度的不足，例如存在过滤分离麻烦、 处理不彻底、废渣二次污染等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经表面处理的玻璃纤维。同时，本发明的目的在于提供一种经表面处理的玻璃纤维的制备方法。本发明的目的还在于提供一种经表面处理的玻璃纤维在镉离子检测中的应用。同时，本发明的目的还在于提供一种经表面处理的玻璃纤维在水处理中的应用。为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是一种经表面处理的玻璃纤维，以普通玻璃纤维为原料，依次经硅烷偶联剂处理和重金属螯合剂处理制得，普通玻璃纤维经硅烷偶联剂处理，硅烷偶联剂与所述普通玻璃纤维表面实现化学结合，将硅烷偶联剂处理后的玻璃纤维用重金属螯合剂处理，重金属螯合剂与所述硅烷偶联剂发生化学反应，实现键合，制得经表面处理的玻璃纤维。本发明所使用的硅烷偶联剂为末端带有氨基的偶联剂， 本发明所使用的重金属螯合剂与部分金属离子配位后能产生荧光。一种经表面处理的玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤
(1)预处理玻璃纤维取直径小于20微米的普通玻璃纤维，依次用浓硫酸、10%氢氧化钠水溶液和丙酮清洗，之后用二次蒸馏水冲洗，干燥备用；
(2)用硅烷偶联剂处理先将硅烷偶联剂与甲醇、水混合，配制成混合溶液A，之后向混合溶液A中加入乙酸得混合溶液B，之后将步骤(1)处理得到的玻璃纤维放入混合溶液B 中，超声波震荡5 40分钟，之后再静置10 100分钟，取出玻璃纤维，用丙酮冲洗后在 100 140°C干燥3 8小时；
(3)用重金属螯合剂处理将重金属螯合剂放入DMF中，再向所述DMF中加入N，N-二环己基碳二亚胺和1-羟基苯并三氮唑，之后室温搅拌0. 5 5小时得混合溶液C，混合溶液C中重金属螯合剂、N，N-二环己基碳二亚胺和1-羟基苯并三氮唑的重量比为重金属螯合剂N，N-二环己基碳二亚胺1-羟基苯并三氮唑=1: (1 2): (1 2)，然后将步骤(2) 处理得到的玻璃纤维加入到混合溶液C中，室温搅拌6 48小时，取出玻璃纤维，用丙酮冲洗，再在45 80°C真空干燥4 10小时，得玻璃纤维产品。所述的硅烷偶联剂选自3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的任一种。所述的重金属螯合剂为M或N，其中M的结构式见式(1)所示，N的结构式见式(2) 所示，
权利要求
1.一种经表面处理的玻璃纤维，其特征在于该玻璃纤维以普通玻璃纤维为原料，依次经硅烷偶联剂处理和重金属螯合剂处理制得，普通玻璃纤维经硅烷偶联剂处理，硅烷偶联剂与所述普通玻璃纤维表面实现化学结合，将硅烷偶联剂处理后的玻璃纤维用重金属螯合剂处理，重金属螯合剂与所述硅烷偶联剂发生化学反应，实现键合，制得经表面处理的玻璃纤维。
2.—种权利要求1所述的经表面处理的玻璃纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)预处理玻璃纤维取直径小于20微米的普通玻璃纤维，依次用浓硫酸、10%氢氧化钠水溶液和丙酮清洗，之后用二次蒸馏水冲洗，干燥备用；(2)用硅烷偶联剂处理先将硅烷偶联剂与甲醇、水混合，配制成混合溶液A，之后向混合溶液A中加入乙酸得混合溶液B，之后将步骤(1)处理得到的玻璃纤维放入混合溶液B 中，超声波震荡5 40分钟，之后再静置10 100分钟，取出玻璃纤维，用丙酮冲洗后在 100 140°C干燥3 8小时；(3)用重金属螯合剂处理将重金属螯合剂放入DMF中，再向所述DMF中加入N，N-二环己基碳二亚胺和1-羟基苯并三氮唑，之后室温搅拌0. 5 5小时得混合溶液C，混合溶液C中重金属螯合剂、N，N-二环己基碳二亚胺和1-羟基苯并三氮唑的重量比为重金属螯合剂N，N-二环己基碳二亚胺1-羟基苯并三氮唑=1: (1 2): (1 2)，然后将步骤(2) 处理得到的玻璃纤维加入到混合溶液C中，室温搅拌6 48小时，取出玻璃纤维，用丙酮冲洗，再在45 80°C真空干燥4 10小时，得玻璃纤维产品。
3.根据权利要求2所述的玻璃纤维的制备方法，其特征在于所述的硅烷偶联剂选自 3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的任一种。
4.根据权利要求2所述的玻璃纤维的制备方法，其特征在于所述的重金属螯合剂为M 或N，其中M的结构式见式(1)所示，N的结构式见式(2)所示，
5.根据权利要求2所述的玻璃纤维的制备方法，其特征在于普通玻璃纤维、硅烷偶联剂和重金属螯合剂的重量比为普通玻璃纤维的重量硅烷偶联剂的重量重金属螯合剂的重量=(1 5): (0.1 2): (0.01 0.1)。
6.根据权利要求2所述的玻璃纤维的制备方法，其特征在于混合溶液A中甲醇、水和硅烷偶联剂的体积比为甲醇水硅烷偶联剂=(10 40) (0.5 2): (0.5 2)。
7.根据权利要求2所述的玻璃纤维的制备方法，其特征在于乙酸的用量为乙酸体积混合溶液A体积=1 (50 100000)。
8.一种权利要求1所述的经表面处理的玻璃纤维在镉离子检测中的应用。
9.根据权利要求8所述的经表面处理的玻璃纤维在镉离子检测中的应用，其特征在于将经表面处理的玻璃纤维放入待测的水中，在50°C搅拌30分钟，取出所述玻璃纤维，晾干，之后用365nm紫外光照射，所述玻璃纤维呈现蓝绿色荧光时表明待测的水中含有镉离子，所述玻璃纤维呈现蓝紫色时表明待测的水中不含镉离子。
10.一种权利要求1所述的经表面处理的玻璃纤维在水处理中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种经表面处理的玻璃纤维及其制备方法，同时还公开了该玻璃纤维在镉离子检测和水处理中的应用。该玻璃纤维以普通玻璃纤维为原料，依次经硅烷偶联剂处理和重金属螯合剂处理制得，普通玻璃纤维经硅烷偶联剂处理，硅烷偶联剂与所述普通玻璃纤维表面实现化学结合，将硅烷偶联剂处理后的玻璃纤维用重金属螯合剂处理，重金属螯合剂与所述硅烷偶联剂发生化学反应，实现键合，制得经表面处理的玻璃纤维。本发明提供的经表面处理的玻璃纤维的制备方法简单，反应条件温和，易于分离，适于工业放大生产。本发明提供的经表面处理的玻璃纤维在含重金属的废水检测和处理领域具有重要的应用价值，尤其在重金属污染较严重区域有广阔的应用前景。
文档编号G01N21/64GK102173602SQ20111002415
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者喻淼, 张宁, 朱顺青, 王世兵, 王文豪 申请人:黄淮学院