一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将壳聚糖粉末溶解在N‑甲基吡咯烷酮中；(2)称取β‑环糊精粉末置于壳聚糖溶液中，并加入硅烷偶联剂，并在超声辅助下，充分振荡1h；(3)向步骤(2)的溶液中加入纳米二氧化钛；(4)将步骤(3)的静电纺丝溶液通过高压静电纺丝；(5)将步骤(4)的纤维膜放入丙酮中浸润；(6)将步骤(5)的纤维膜置于多胺和亲水性聚合物组成的溶液中，震荡反应后取出。本发明专利技术制得的聚合物物具有对重金属离子和有机污染物高效吸附，且制备方法简便快捷，可以高效长久地处理有机污染物及重金属离子。

【技术实现步骤摘要】
一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，特别是涉及一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法。
技术介绍
人类生产生活产生大量的垃圾，它是一种污染源，也是一种可再利用的能源。据统计，我国目前城市生活垃圾每年约产生2亿多吨，并正以10％的速度逐年递增，中国已经成为世界上垃圾包袱最重的国家，因此关于城市垃圾的无害化、减容化和资源化处理已经迫在眉睫，而关于城市垃圾中的大头—生活垃圾的处理更是重中之重。目前，业内对于生活垃圾的处理包括堆肥、焚烧、厌氧发酵、热裂解等方法，其中的热裂解方法是通过加入催化剂和适量空气使得生活垃圾在贫氧环境下反应，进而被分解成焦油、固体残渣和可燃性气体等，其具有耗时短、见效快、资源利用率高等优点。对于生活垃圾热裂解后产生的尾气，通常是直接采用燃烧处理的方法并对其中的热能进行回收再利用。由于尾气成分复杂且包含诸多有害物质，因此在燃烧尾气的过程中会产生大量有毒的二噁英(二噁英在低温燃烧条件下生成而在800度以上的高温环境下分解)，不仅污染环境、损害人体健康，而且为了避免有毒有害气体的泄露，尾气在密闭环境下燃烧不充分，造成能源的严重浪费。目前通过采用低氮裂解生活垃圾方式，裂解温度为200度，有效防止了有毒物质二噁英的产生，但不可避免的产生了重金属污染物、有机污染物等，因此如何处理这些重金属污染物、有机污染物成为迫在眉睫的问题。现有技术中目前采用膜对重金属、有机等污染物进行吸附处理，达到最低污染排放效果。比如在专利申请号：201210504737.8中公开了一种聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纤维及其制备方法，采用聚乙烯纤维为基质，以甲基丙烯酸和多乙烯多胺为单体，通过发泡聚合反应，制得多孔、纤维状吸附材料。上述专利合成方法的缺点是制备过程中所需溶胀剂与有机溶剂量较大，容易造成环境污染；此外，制备方法中的固体纤维发泡聚合、纤维的化学修饰都是固体纤维和液体试剂发生化学反应，属非均相反应过程，胺化反应不充分，接枝率低。而且，所制备的纤维材料直径不易控制，粗细不均匀，造成吸附重金属、有机污染物能力不足。基于此，本专利技术通过对现有技术中的吸附膜技术的研究，提出了一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，该复合膜可有效吸附垃圾燃烧时产生的重金属污染、有机污染物等。
技术实现思路
鉴于上述对现有技术的分析，本专利技术提供了一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，制得的聚合物物具有对重金属离子和有机污染物高效吸附，且制备方法简便快捷，可以高效长久地处理有机污染物及重金属离子。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案来实现的：一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，包括如下步骤：(1)将壳聚糖粉末溶解在N-甲基吡咯烷酮中，得到浓度为25-35wt％的壳聚糖溶液；(2)称取β-环糊精粉末置于壳聚糖溶液中，并加入硅烷偶联剂，并在超声辅助下，充分振荡1h，然后将混合物放于高压釜中，并将高压釜放于干燥箱中，并于50-60℃下反应2-3h，冷却；(3)向步骤(2)的溶液中加入纳米二氧化钛，于50℃下共混1h，得到静电纺丝溶液；(4)将步骤(3)的静电纺丝溶液通过高压静电纺丝，制得纤维膜；(5)将步骤(4)的纤维膜放入丙酮中浸润，将纤维膜的表面及孔道充分润湿后去除纤维膜表面的丙酮；(6)将步骤(5)的纤维膜置于多胺和亲水性聚合物组成的溶液中，震荡反应后取出，清洗去除所述纤维膜表面吸附的多胺和亲水性聚合物，烘干后制得所述具有吸附重金属和有机污染物的复合膜。作为优选的，所述壳聚糖粉末、β-环糊精粉末与硅烷偶联剂三者的质量比是100：(100-10)：(5-0.5)，进一步优选的，壳聚糖粉末、β-环糊精粉末与硅烷偶联剂三者的质量比是100：50：3，这样，壳聚糖和β-环糊精在硅烷偶联剂的作用下充分的交联反应，从而生成多孔状结构。作为优选的，所述纳米二氧化钛加入量为壳聚糖粉末的10％，该纳米级的二氧化钛可以颗粒状附着在多孔状结构中。作为优选的，所述步骤(4)中静电纺丝的静电纺电压为15-20kv，纤维接受距离为5-10cm，纺丝速度为3-6ml/h，在室温条件下进行。作为优选的，所述步骤(5)中的纤维膜在丙酮中浸润时间为10-20min。作为优选的，所述步骤(6)中的多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、脂肪胺中的至少一种。作为优选的，所述步骤(6)中的亲水性聚合物为聚乙烯醇、壳聚糖、醋酸纤维素或聚乳酸中的一种或多种。作为优选的，所述步骤(6)中多胺和亲水性聚合物的浓度为3-7mg/mL。作为优选的，所述步骤(6)中的烘干温度为45-55℃，时间为3-5h。本专利技术与现有技术相比，具有如下的有益效果：本专利技术通过壳聚糖与β-环糊精在硅烷偶联剂的作用下生成具有较好吸附性能的多孔状结构，可以有效吸附去除生活垃圾低氮裂解时产生的有机污染物与重金属离子，同时，通过在多孔状结构上附着上纳米二氧化钛，其在紫外光照射下，可以光催化降解有机污染物，并通过对多孔状结构进行静电纺丝处理，使得生成的纤维膜具有较好的机械性能、拉伸强度及尺寸稳定性，同时，多孔状结构吸附性能进一步得到提升，增强了纤维膜对有机污染物与重金属离子吸附处理能力；另外，通过在纤维膜的表面附上一层多胺和亲水性聚合物组成的功能层，可与重金属离子进行相互作用和络合作用以达到吸附重金属的目的，同时，多胺和亲水性聚合物之间形成的孔径大于纤维膜的孔径，这样，可通过该功能层实现对重金属离子的初吸附，从而避免了重金属离子对纤维膜的堵塞造成有机污染物吸附量下降的问题，从而达到较大程度上吸附去除重金属离子和有机污染物，实现最低污染排放效果。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例1：本实施例的具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，包括如下步骤：(1)取50g壳聚糖粉末溶解在N-甲基吡咯烷酮中，得到浓度为25wt％的壳聚糖溶液；(2)称取20gβ-环糊精粉末置于壳聚糖溶液中，并加入2g硅烷偶联剂，并在超声辅助下，充分振荡1h，然后将混合物放于高压釜中，并将高压釜放于干燥箱中，并于50℃下反应2h，冷却；(3)向步骤(2)的溶液中加入5g纳米二氧化钛，于50℃下共混1h，得到静电纺丝溶液；(4)将步骤(3)所得到的静电纺丝溶液装入微量进样器泵中，通过软管到达带有静电高压的针头，针头下方是覆盖一层铝箔的接收板，通过调节静电纺丝设备参数，静电纺电压15kv，纤维接收距离5cm，纺丝速度3mL/h，于室温条件下，制得纤维膜；(5)将步骤(4)中制得的纤维膜放入丙酮中预浸润10min，然后用滤纸除去纤维膜表面的丙酮；(6)将步骤(5)浸润过的纤维膜置于含有多胺和亲水性聚合物溶液中，其中多胺为三乙烯四胺，浓度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将壳聚糖粉末溶解在N-甲基吡咯烷酮中，得到浓度为25-35wt％的壳聚糖溶液；/n(2)称取β-环糊精粉末置于壳聚糖溶液中，并加入硅烷偶联剂，并在超声辅助下，充分振荡1h，然后将混合物放于高压釜中，并将高压釜放于干燥箱中，并于50-60℃下反应2-3h，冷却；/n(3)向步骤(2)的溶液中加入纳米二氧化钛，于50℃下共混1h，得到静电纺丝溶液；/n(4)将步骤(3)的静电纺丝溶液通过高压静电纺丝，制得纤维膜；/n(5)将步骤(4)的纤维膜放入丙酮中浸润，将纤维膜的表面及孔道充分润湿后去除纤维膜表面的丙酮；/n(6)将步骤(5)的纤维膜置于多胺和亲水性聚合物组成的溶液中，震荡反应后取出，清洗去除所述纤维膜表面吸附的多胺和亲水性聚合物，烘干后制得所述具有吸附重金属和有机污染物的复合膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将壳聚糖粉末溶解在N-甲基吡咯烷酮中，得到浓度为25-35wt％的壳聚糖溶液；
(2)称取β-环糊精粉末置于壳聚糖溶液中，并加入硅烷偶联剂，并在超声辅助下，充分振荡1h，然后将混合物放于高压釜中，并将高压釜放于干燥箱中，并于50-60℃下反应2-3h，冷却；
(3)向步骤(2)的溶液中加入纳米二氧化钛，于50℃下共混1h，得到静电纺丝溶液；
(4)将步骤(3)的静电纺丝溶液通过高压静电纺丝，制得纤维膜；
(5)将步骤(4)的纤维膜放入丙酮中浸润，将纤维膜的表面及孔道充分润湿后去除纤维膜表面的丙酮；
(6)将步骤(5)的纤维膜置于多胺和亲水性聚合物组成的溶液中，震荡反应后取出，清洗去除所述纤维膜表面吸附的多胺和亲水性聚合物，烘干后制得所述具有吸附重金属和有机污染物的复合膜。


2.根据权利要求1所述的具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖粉末、β-环糊精粉末与硅烷偶联剂三者的质量比是100：(100-10)：(5-0.5)。


3.根据权利要求1所述的具有吸附重金属和有机污染物的复合膜的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：史彦青，
申请(专利权)人：河北燕岛环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13