一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种利用金属‑有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法及其应用，一种利用金属‑有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法包括a)对聚丙烯/纤维素水刺无纺布进行羧甲基化改性处理，b)对配体进行季铵化改性和c)在羧甲基化改性处理后的聚丙烯/纤维素水刺无纺布上通过原位生长法负载含有季铵的铜基金属‑有机框架材料，一种利用金属‑有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的应用包括在有机染料吸附降解中的应用，制备时间较短，可有效地除去废水中的有机染料，在污水处理和环境修复等领域有较好的应用前景。

A Method of Modifying Polypropylene/Cellulose Spunlaced Nonwovens with Metal-Organic Framework Material and Its Application

The invention discloses a method and application of functional modification of polypropylene/cellulose spunlaced nonwovens using metal organic frame materials. A method of functional modification of polypropylene/cellulose spunlaced nonwovens using metal organic frame materials includes a) carboxymethylation modification of polypropylene/cellulose spunlaced nonwovens, b) quaternary ammonium modification of ligands and c) carboxylation in carboxylic. Copper-based metal/cellulose spunlaced nonwovens containing quaternary ammonium were loaded on methylated polypropylene/cellulose spunlaced nonwovens by in-situ growth method. An application of metal-organic framework material functionalized modified polypropylene/cellulose spunlaced nonwovens included the application of adsorption and degradation of organic dyes. The preparation time was shorter and organic dyes in wastewater could be effectively removed. Material has good application prospects in sewage treatment and environmental remediation.

【技术实现步骤摘要】
一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法及其应用
本专利技术涉及材料制备技术和无纺布改性的
，特别是一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法及其应用的

技术介绍
随着工业的迅速发展，有机染料被广泛的应用于纺织、印染、塑料和造纸等领域。在创造了许多经济效益的同时，污水处理成为了一个急需解决的难题。由于有机染料的成分种类繁多，结构复杂，并且具有抗氧化、抗生物降解等性能，处理的难度高。同时，有机染料对生物具有毒性和致癌性，对环境和健康的威胁大。无纺布又称不织布(Non-wovenFabric)，通过热粘和机械等方式将纤维加过成型，与传统的纺织工艺相比，具有生产效率高和成本低等优点，被广泛应用于服装家纺、医疗卫生、电子产业、空气净化和污水处理等领域。金属-有机框架材料(Metal-OrganicFrameworks，简称MOF)具有多样性的结构，可调节的孔径，超高的比表面积等特点，在吸附和催化领域有着巨大应用前景。目前，国内已有一些将无纺布改性后应用于水处理的方法。如公开号CN108301201A的中国专利文献中中，在无纺布上喷涂含石墨烯喷涂液，制得具有一定吸附能力的功能化无纺布；又如，公开号为CN106758212A的中国专利文献中，提供了一种改性无纺布的方法，加入了适量的离子液体和反应性阳离子改性剂，可有效地降低废水中的污染度。以上的几种方法，虽然使功能化的无纺布具有一定的水处理效果，也拓宽了无纺布的应用领域，但是成效并不显著。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法及其应用，通过原位生长法在聚丙烯/纤维素水刺无纺布上负载铜基金属-有机框架材料，制备时间较短，可有效地除去废水中的有机染料，在污水处理和环境修复等领域有较好的应用前景。为实现上述目的，本专利技术提出了一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法，包括如下步骤：a)对聚丙烯/纤维素水刺无纺布进行羧甲基化改性处理；b)对配体进行季铵化改性；c)在羧甲基化改性处理后的聚丙烯/纤维素水刺无纺布上通过原位生长法负载含有季铵的铜基金属-有机框架材料。作为优选，所述步骤a)中，对聚丙烯/纤维素水刺无纺布进行羧甲基化改性处理具体为将聚丙烯/纤维素水刺无纺布浸渍在氢氧化钠溶液中5～10min，然后加入适量的氯乙酸，进行醚化，醚化温度为60～70℃，醚化时间为2.5～3h。作为优选，所述氢氧化钠的浓度为8～20wt％，所述氯乙酸与氢氧化钠的摩尔比为1～3：1。作为优选，所述步骤b)中，对配体进行季铵化改性具体为称取适量的1,2-二溴乙烷和4,4'-联吡啶并溶于DMF中，充分搅拌均匀，在60～90℃的温度条件下，反应10～12h，冷却至室温，过滤洗涤干燥，得到褐色的配体。作为优选，所述1,2-二溴乙烷和4,4'-联吡啶的质量比为0.8～1.2：0.6～1.5。作为优选，所述步骤c)中，在羧甲基化改性处理后的聚丙烯/纤维素水刺无纺布上通过原位生长法负载含有季铵的铜基金属-有机框架材料具体为将步骤b)中所得到的配体溶解于去离子水中，加入适量的醋酸铜，充分搅拌溶解，随后加入适量的DMF以及乙醇，混合均匀，再把步骤a)中羧甲基化改性处理后的聚丙烯/纤维素水刺无纺布投入到液体中，在120～140℃条件下反应3～5h，接着冷却至室温，分离洗涤。作为优选，所述配体与醋酸铜的摩尔比为1:3～3:1，混合溶液中去离子水、DMF以及乙醇的体积比为1：0.8～1.2：0.9～1.3，所述配体在去离子水、DMF和乙醇的混合溶液中的浓度为1.0～7.2g/L，所述醋酸铜在去离子水、DMF和乙醇的混合溶液中的浓度为0.3～7.8g/L。作为优选，所述步骤c)的反应在搅拌且冷凝回流的条件下进行，搅拌速率为40～500r/min。一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的应用，包括在有机染料吸附降解中的应用。作为优选，直接将改性后的聚丙烯/纤维素水刺无纺布投入进含有有机染料的废水中，滴加双氧水，形成类Fenton体系，所述双氧水的投加浓度为30～100mmol/L，所述改性后无纺布的投加量为0.375～0.475mg/ml。本专利技术的有益效果：本专利技术首先对无纺布进行羧甲基化处理，增加其对金属有机框架材料的牢度，通过原位生长法在聚丙烯/纤维素水刺无纺布上负载铜基金属-有机框架材料，制备时间较短，方法简单，所制备的表面负载有金属-有机框架材料的无纺布具有良好的催化活性，力学强度仍保持在较高的水准，可有效地除去废水中的有机染料，在污水处理和环境修复等领域有较好的应用前景。本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。【附图说明】图1是功能化无纺布的SEM图；图2是染料浓度变化图。【具体实施方式】以下实施例中所采用的聚丙烯/纤维素水刺无纺布的预处理条件均为10wt％氢氧化钠溶液浸渍5min，加入的氯乙酸与氢氧化钠的摩尔比为2.5：1，70℃条件下反应3h。实施例1：称取质量为1.57g4,4'-联吡啶充分溶解于20mL的DMF中，量取1mL的1,2-二溴乙烷滴加到溶液中，搅拌均匀(1,2-二溴乙烷和4,4'-联吡啶的质量比为1.4:1)。将所得的混合物倒入到反应釜中，在温度70℃条件下反应12h，冷却至室温。过滤后，用DMF和甲醚洗涤干燥。称取0.152g制得的配体，溶解于50mL的去离子水中。量取0.05g醋酸铜晶体，加入到溶液中，搅拌均匀(配体与醋酸铜的摩尔比为1:1)。向混合液中分别倒入50mL的乙醇和DMF(去离子水/乙醇/DMF体积比为1:1:1)。将混合溶液转移至三口烧瓶，加入经羧甲基化处理的无纺布1g，在130℃条件下油浴加热，在加热时搅拌，速率为100r/min，反应时间为3.5h。冷却至室温，洗涤烘干，即可得到铜基金属-有机框架材料功能化的聚丙烯/纤维素水刺无纺布。本实例制备得到的功能化的聚丙烯/纤维素水刺无纺布的SEM图如图1所示，从图1可知，铜基-金属有机框架材料成功地负载到无纺布表面上。酸性橙(AO7)的吸附降解：剪取直径为14mm的功能化无纺布，加入到25mL的酸性橙溶液中，其中酸性橙溶液的浓度为25mg/L。滴加5μL的双氧水，以形成类Fenton体系。每过5min取过滤液用紫外分光光度计测定酸性橙的吸光度，根据标准曲线计算其浓度，从而得到它的吸附降解效率。在1h内，染料去除效率达到92％。实施例2：称取质量为1.57g4,4'-联吡啶充分溶解于20mL的DMF中，量取1.5mL的1,2-二溴乙烷滴加到溶液中，搅拌均匀(1,2-二溴乙烷和4,4'-联吡啶的质量比为1.4:1.5)。将所得的混合物倒入到反应釜中，在温度80℃条件下反应10h，冷却至室温。过滤后，用DMF和甲醚洗涤干燥。称取0.375g制得的配体，溶解于50mL的去离子水中。量取1.14g醋酸铜晶体，加入到溶液中，搅拌均匀(配体与醋酸铜的摩尔比为2:3)。向混合液中分别倒入40mL的乙醇和60mLDMF(去离子水/乙醇/DMF体积比为1:0.8:1.2)。将混合溶液转移至三口烧瓶，加入经羧甲基化处理的无纺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用金属‑有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)对聚丙烯/纤维素水刺无纺布进行羧甲基化改性处理；b)对配体进行季铵化改性；c)在羧甲基化改性处理后的聚丙烯/纤维素水刺无纺布上通过原位生长法负载含有季铵的铜基金属‑有机框架材料。

【技术特征摘要】
1.一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)对聚丙烯/纤维素水刺无纺布进行羧甲基化改性处理；b)对配体进行季铵化改性；c)在羧甲基化改性处理后的聚丙烯/纤维素水刺无纺布上通过原位生长法负载含有季铵的铜基金属-有机框架材料。2.如权利要求1所述的一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法，其特征在于：所述步骤a)中，对聚丙烯/纤维素水刺无纺布进行羧甲基化改性处理具体为将聚丙烯/纤维素水刺无纺布浸渍在氢氧化钠溶液中5～10min，然后加入适量的氯乙酸，进行醚化，醚化温度为60～70℃，醚化时间为2.5～3h。3.如权利要求2所述的一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法，其特征在于：所述氢氧化钠的浓度为8～20wt％，所述氯乙酸与氢氧化钠的摩尔比为1～3：1。4.如权利要求1所述的一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法，其特征在于：所述步骤b)中，对配体进行季铵化改性具体为称取适量的1,2-二溴乙烷和4,4'-联吡啶并溶于DMF中，充分搅拌均匀，在60～90℃的温度条件下，反应10～12h，冷却至室温，过滤洗涤干燥，得到褐色的配体。5.如权利要求4所述的一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法，其特征在于：所述1,2-二溴乙烷和4,4'-联吡啶的质量比为0.8～1.2：0.6～1.5。6.如权利要求1所述的一种利用金属-有机框架材料功能化改性聚丙烯/纤维素水刺无纺布的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：于斌，孙辉，朱斐超，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33