一种矿化平板丝污水处理膜制备方法技术

本发明专利技术公开了一种矿化平板丝污水处理膜制备方法。吐丝阶段的大蚕在平面物体中吐丝，得到平板丝；将平板丝四周固定，清洗干净，在去离子水中脱胶，获得脱胶平板丝；将脱胶平板丝在有机醇溶液中浸泡，使得平板丝软化；之后用醇溶液浸泡并洗涤数次，使得平板丝固化，得到后处理的平板丝；将后处理的平板丝加入到矿化液中进行仿生矿化，干燥获得矿化平板丝污水处理膜。本发明专利技术可在平板丝表面形成一定大小且孔径均匀的纳米磷灰石颗粒，具有良好优异的性能，方法制备过程环保无污染，可应用更广泛。

A preparation method of mineralized flat wire sewage treatment membrane

【技术实现步骤摘要】
一种矿化平板丝污水处理膜制备方法
本专利技术公开了吸附材料领域的一种污水处理膜制备方法，尤其是涉及了一种矿化平板丝污水处理膜制备方法。
技术介绍
每年都有不计其数的人或动物死于污水引起的疾病，如何进行污水处理是一个世界性难题。随着科技的进步和人民生活水平的提高，对工业用水、环境用水和生活用水的标准也在不断提高。物理吸附法和化学吸附法是污水处理中的2种重要处理手段，扮演着举足轻重的角色。羟基磷灰石是构成天然骨骼和牙齿的主要无机成分。由于其较低的生产成本，良好的生物相容性、两亲性，在骨组织工程、药物缓释载体、污水净化等诸多领域有着主要应用。其中，纳米级的羟基磷灰石由于比表面积大，质地坚硬，有很强的吸附能力，能有效吸附水体当中的有害化学物质和重金属离子等，从而能够制备出具有良好吸附效果的纳米材料。然而，目前纳米羟基磷灰石重金属吸附材料的研究还刚刚起步，大多数研究得到的羟基磷灰石吸附材料表面粗糙度不够、孔隙率低，而且在水溶液体系中极不稳定、易团聚，因此存在吸附率不高，吸附量少，多种重金属离子分离效果不佳等缺点。此外，纳米羟基磷灰石本身为一种具有纳米级多孔形貌的颗粒物，如果处理方法不当，也容易成为水体中的污染物之一。因此纳米羟基磷灰石颗粒在污水处理上存在的上述问题，限制了纳米羟基磷灰石材料在污水处理方面的应用。至今为止，还没有一种工序简单，吸附效果良好、稳定的纳米羟基磷灰石污水处理材料的制备方法，缺少有平板丝制备的吸附材料。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有技术中存在的不足之处做出改进，提供了一种工艺简单，环保无污染的污水处理用的矿化平板丝污水处理膜制备方法。为了实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术公开了一种矿化平板丝污水处理膜制备方法，具体制备步骤如下：具体包括以下步骤：制备平板丝；平板丝温水浸泡；平板丝表面尿素和有机醇处理；处理后平板丝的仿生矿化；(1)吐丝阶段的大蚕在平面物体中吐丝，得到平板丝；(2)将步骤(1)中的平板丝四周固定，清洗干净，在水温为40℃-80℃的去离子水中脱胶，获得脱胶平板丝；(3)将步骤(2)中的脱胶平板丝在有机醇溶液中浸泡，使得平板丝软化；之后用醇溶液浸泡并洗涤数次，使得平板丝固化，得到后处理的平板丝；(4)将步骤(3)中后处理的平板丝加入到矿化液中进行仿生矿化，干燥获得矿化平板丝污水处理膜。所述步骤(3)中，是将脱胶平板丝浸泡在质量浓度1％～20％的尿素溶液中。所述步骤(3)中，软化后浸泡在质量浓度80％的乙醇溶液浸泡或者质量浓度80％的甲醇溶液中。所述步骤(4)中的仿生矿化处理如下：把后处理的平板丝材料加入到终浓度2-100mM的CaCl2溶液或者终浓度10mM的Ca(NO3)2·4H2O溶液中浸泡1h；然后通过恒流泵将终浓度为12-60mM的Na2HPO4溶液或者终浓度为1.2-6mM的(NH4)2HPO4溶液以1-5mL/min的速度缓慢滴入到复合溶液中，期间溶液体系保持恒温40-50℃，通过缓慢滴加NaOH进行调节pH恒定为9-10。所述的平面物体具体为一种外表面平整、具有纤维质感的污水处理膜，而其结构可以是由微米级的纤维以及纳米级的颗粒组成。纳米羟基磷灰石和平板丝材料都有一定的离子和有机物吸附能力，但是这两种材料单独使用用于重金属吸附或有机污染物的吸附都存在吸附量有限的缺点。本专利技术从仿生的角度出发，利用天然骨组织的最基本结构单元为纳米级磷灰石颗粒在胶原蛋白纤维上的有序组装形成的纤维状结构的情况，通过仿生生物矿化方法，利用平板丝的纤维结构作为模板骨架，来调控纳米级的羟基磷灰石在其表面成核及生长，制备出仿生矿化平板丝。本专利技术由于羟基磷灰石的成核与生长是在平板丝表面原位生长，而不是直接混合到平板丝表面，所以羟基磷灰石与平板丝界面之间具有牢固的结合和较高的稳定性。而矿化平板丝对重金属和有机污染物的吸附除了物理吸附外，还存在化学性吸附，如钙离子与重金属离子发生离子交换作用等作用力。在污水处理中，这两种吸附原理共同发挥作用使得复合吸附能力强于单纯的纳米羟基磷灰石和平板丝材料。因此基于以上的情况，本专利技术用平板丝作为矿化调控模板，在特定条件下诱导纳米羟基磷灰石颗粒在平板丝表面组装形成具有高比表面积、无毒、良好的重金属离子和有机污染物吸附性等优良特性的污水吸附膜，是一种高效的污水处理材料。通过具体实施实验，本专利技术可在平板丝表面形成一定大小且孔径均匀的纳米磷灰石颗粒；矿化平板丝产物具有优异的结构稳定性，以及具备优良的重金属和有机溶剂吸附性能。由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有以下突出特点：(1)稳定性好；本专利技术通过仿生处理手段，使用平板丝作为矿化物沉积的模板，在其表面生长出纳米级羟基磷灰石颗粒，并能够牢固固定磷灰石材料，在水体中具有良好的稳定性；(2)操作简单，生产周期短：制备工艺简单、高效，没有复杂繁琐的制备过程；(3)环保无污染，不使用有机或有毒试剂，制备过程对环境及试验人员不造成伤害，对人体健康无不利影响；(4)兼具物理吸附和化学吸附，能够对多种重金属离子和有机污染物进行高效率吸附，在工业化污水处理、家用净水装置等领域有广泛的应用前景。附图说明图1为实施例1中平板丝纤维的光学显微镜图片；图2为采用实施例2中得到的矿化平板丝的高倍扫描电镜图；图3为采用实施例3中得到的矿化平板丝的高倍扫描电镜图；图4为采用实施例3中得到的矿化平板丝的拉曼成像图和拉曼光谱图；图5为实施例4中得到的矿化平板丝的XRD图。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步的详细说明，以下实施例是对本专利技术的解释而本专利技术并不局限于以下实施例。本专利技术的实施例如下：实施例1本实施例依次包括如下步骤：(1)吐丝阶段的大蚕在平面物体中吐丝，得到平板丝，微观形貌为微米级的纤维结构(如图1所示)；(2)将步骤(1)中的平板丝四周固定，清洗干净，在水温为40℃的去离子水中保持30min，进行脱胶；(3)将步骤(2)中的脱胶平板丝在2％的尿素溶液中浸泡30min，使得平板丝中晶体结构得到软化；之后用80％的乙醇溶液浸泡并洗涤数次，使得平板丝中的蚕丝蛋白固化，得到后处理的平板丝；(4)将步骤(3)中后处理的平板丝材料加入到矿化液中进行仿生矿化。仿生矿化步骤如下：把CaCl2(终浓度100mM)加入到后处理的平板丝材料中浸泡1h；通过恒流泵将60mM的Na2HPO4以5mL/min的速度缓慢滴入到复合溶液中，期间该溶液体系保持恒温50℃，pH恒定为10(通过缓慢滴加NaOH进行调节)；经过矿化20h后取出平板丝，洗干净矿化平板丝表面的可溶性盐，烘干，即可获得矿化平板丝污水处理膜。实施例2本实施例依次包括如下步骤：(1)吐丝阶段的大蚕在平面物体中吐丝，得到平板丝；(2)将步骤(1)中的平板丝四周固定，清洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿化平板丝污水处理膜制备方法，其特征在于方法依次包括如下步骤：/n(1)吐丝阶段的大蚕在平面物体中吐丝，得到平板丝；/n(2)将步骤(1)中的平板丝四周固定，清洗干净，在水温为40℃-80℃的去离子水中脱胶，获得脱胶平板丝；/n(3)将步骤(2)中的脱胶平板丝在有机醇溶液中浸泡，使得平板丝软化；之后用醇溶液浸泡并洗涤数次，使得平板丝固化，得到后处理的平板丝；/n(4)将步骤(3)中后处理的平板丝加入到矿化液中进行仿生矿化，干燥获得矿化平板丝污水处理膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿化平板丝污水处理膜制备方法，其特征在于方法依次包括如下步骤：
(1)吐丝阶段的大蚕在平面物体中吐丝，得到平板丝；
(2)将步骤(1)中的平板丝四周固定，清洗干净，在水温为40℃-80℃的去离子水中脱胶，获得脱胶平板丝；
(3)将步骤(2)中的脱胶平板丝在有机醇溶液中浸泡，使得平板丝软化；之后用醇溶液浸泡并洗涤数次，使得平板丝固化，得到后处理的平板丝；
(4)将步骤(3)中后处理的平板丝加入到矿化液中进行仿生矿化，干燥获得矿化平板丝污水处理膜。


2.根据权利要求1所述的一种矿化平板丝污水处理膜制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，是将脱胶平板丝浸泡在质量浓度1％～20％的尿素溶液中。


3.根据权利要求1所述的一种矿化平板丝污水处理膜制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明英，帅亚俊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33