一种吸附阳离子纤维膜的制造方法

摘要

本发明公开了阳离子吸附剂制造技术领域的兼具大比表面积和阳离子交换性能的具有吸附阳离子功能的纤维膜的制造方法。该制造方法首先采用悬浮聚合法通过筛选单体和控制聚合工艺合成含特殊官能团具有可静电纺、磺化或水解时不溶解等特性的聚合物，随后采用静电纺丝技术将所合成聚合物纺制成由微纳米纤维交错不定向排列组合成的具有极大比表面积的纤维膜，最后采用温和的磺化或水解技术使特殊官能团转化为可交换阳离子的活性基团，制得的纤维膜与现有阳离子吸附剂相比，具有吸附量大、吸附速率快、处理效率高、阳离子去除率高、应用成本低、整体性好、使用方便、易回收等优点，且可直接用作膜接触器，用于截留、分离废水中的阳离子污染物。

主权项

一种吸附阳离子纤维膜的制造方法，其特征在于工艺过程如下：(1)悬浮聚合工艺：量取一定体积的单体1，将其置于适宜的烧杯中，称取单体2，使其与单体1的质量之比为0∶1～1.5∶1，不包括0，将单体2加入上述烧杯中，称取占单体1和单体2总质量0.2～2％的引发剂，并将其加入到上述烧杯中，开动磁力搅拌，直至引发剂完全溶解于单体中，此后，量取去离子水，使其体积与单体1和单体2总体积之比为1∶1～5∶1，将其置于另一个适宜的烧杯中，称量占去离子水总质量0.2～2％的分散剂，并将其加入到上述另一个烧杯中，升温至70～95℃并开动磁力搅拌，直至分散剂完全溶于水，停止加热和搅拌，将分散剂水溶液温度降至室温，随后将单体和引发剂形成的溶液移至聚合釜中，接着将去离子水和分散剂形成的溶液倒入聚合釜中，并搅拌分散1～30min，搅拌速度为200～1000转/min，此时将搅拌速度设置为200～1000转/min，通入氮气以排净聚合釜中残留的空气，开启聚合釜加热系统，升温至70～90℃，反应2～8h后，提高反应温度至90～100℃，继续反应1～4h，终止反应后，取出产物、过滤，用60～100℃热水洗涤，除去未反应单体及分散剂，接着用去离子水洗涤一次以上，除去残留的离子，防止聚合产物着色，于真空干燥机中25～100℃条件下干燥24～72h后，获得白色粒状聚合物；所述的单体1为苯乙烯、丙烯腈中的一种；所述的单体2在所述单体1为苯乙烯时为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸正己酯、丙烯酸‑2‑乙基己酯、丙烯酸正辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸十二酯、丙烯酸十四酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸十八酯中的一种；所述的单体2在所述单体1为丙烯腈时为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2‑乙基己酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十四酯、甲基丙烯酸十六酯、甲基丙烯酸十八酯中的一种；所述的引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基中的一种；所述的分散剂为聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、甲基纤维素、聚乙二醇、可溶性淀粉、明胶中的一种；(2)静电纺丝工艺：称取一定质量上述制得的聚合物，将其置于适宜的烧杯中，量取溶剂，使所称聚合物与溶剂的质量之比为0∶1～1∶3，不包括0，并将溶剂加入到上述烧杯中，在25～95℃条件下磁力搅拌直至形成均匀溶液，将上述溶液吸入静电纺丝用注射器中，将注射器上端向上置于支架上，并保持上端口开启，将支架置于真空干燥机中在25～95℃以及‑0.07～‑0.1MPa条件下脱泡，时间为0～60min，不包括0；将9号平头针头小心地装在含有溶液的注射器上，并将注射器置于注射泵上，使针头高度与接收板的中心高度相等，调节注射泵的挤出速度为0～2ml/h，不包括0，调整针头到接收板的距离为10～40cm，设定接收板的转速为50～2000r/min，将高压电源的高压输出端连接在针头上，地线连接到接收板上，然后在接收板上包裹一层锡纸，使接收板旋转起来，启动高压电源，调节直流电压为5～40kv，启动注射泵，在室温条件下开始纺丝，待1～300h后，停止纺丝，将锡纸剥离后，可获得纤维膜；所述的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、1，1‑二氯乙烷、1，1，1‑三氯乙烷、1，2‑二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯中的一种；(3)水解工艺：量取一定质量的可溶性碱，将其置于适宜的广口瓶中，随后量取去离子水，使其与可溶性碱的质量之比为0∶1～5∶1，不包括0，并将其加入到上述广口瓶中，开动磁力搅拌，直至可溶性碱完全溶解于去离子水中，制得水解液，将以苯乙烯或丙烯腈为单体1所得的纤维膜在水解槽中铺平，将水解液滴加至水解槽中，直至水解液浸没纤维膜上表面，于25～95℃条件下进行水解处理，处理时间为0～24h，不包括0，达到处理时间时，将纤维膜从水解槽中取出，用去离子水洗至中性后，放入鼓风干燥箱中于25～95℃下干燥24～72h，得兼具大比表面积和阳离子交换性能的具有吸附阳离子功能的纤维膜；所述的可溶性碱为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡中的一种。