一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法，包括如下步骤：(1)在功能助剂表面粘度聚多巴胺，在废弃口罩罩体表面粘附聚多巴胺，然后两者混合后得到带有捕捉网络的废弃口罩；功能助剂的微观结构为一维纤维状或者二维片层结构；(2)将带有捕捉网络的废弃口罩固定在盛有含微塑料的废水中，进行吸附处理；(3)对步骤2得到的捕捉有微塑料的废弃口罩拆除鼻梁条和橡筋带后得到待处理罩体，将多个罩体进行叠放，热压后破碎、烘干得到具有隔离功能网络结构的复合物料，将复合物料进行熔融共混加工、造粒后制得具有隔离功能网络结构复合材料。本发明专利技术能够在极少量的功能助剂的情况下达到较好的功能性及力学性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法


[0001]本专利技术涉及废弃物资源化利用生产高附加值材料的
，具体涉及一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法。

技术介绍

[0002]微塑料是通常指粒径小于5mm的塑料颗粒。微塑料污染范围广，在土壤和水体中均有检出。微塑料颗粒小，为生物吞噬提供了可能性，是众多疏水性有机污染物和重金属的理想载体，增加了塑料添加物或吸附在微塑料上的化学物质在摄入生物体内释放的可能性。微塑料能存留在生物体内，并且通过食物链进一步传递到更高营养级，进而对生物产生影响。微塑料污染已经成为全球性环境污染问题之一。全球塑料制品产量较高，这些制品使用后成为微塑料的潜在来源。废塑料再生利用是节约原生资源、减少塑料污染的重要措施。虽然废塑料再生过程产生的塑料碎片大部分被利用，但仍有少量碎片随车间生产废水进入污水处理厂。而目前，污水处理厂主要针对水中的COD
Cr
、BOD5、TN和TP等的去除，并未有针对水中微塑料处理的环节，使废水中微塑料仍存在，导致微塑料随污水处理厂排放进入河流和海洋，从而造成自然环境中水体的污染。
[0003]近年来口罩的使用量在不断激增，这给后续口罩的回收带来了不可避免的问题，如何处理废弃口罩是未来最不溶忽视的问题。一次性普通口罩的结构主要包括罩体、橡筋带和鼻梁条三部分，其中罩体部分为高流动性聚丙烯树脂构成的无纺布，橡筋带为聚氨酯构成的弹性体挂绳，鼻梁条为金属丝和聚丙烯树脂复合而成。除了鼻梁条因含有金属丝而难以再利用之外，其余部分均可以被回收再利用。
[0004]因此，如何将回收利用废弃口罩与废水中微塑料的处理两者有机结合起来制备高性能、高附加值的聚合物基复合材料，是本专利技术要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，而提供一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法。本专利技术方法将废水中微塑料处理与废弃口罩的处理两者有机结合，减轻废弃口罩污染的同时，还可有效处理去除废水中的微塑料污染物，所获得的复合材料具有较好的力学性能以及较高的附加值，实现变废为宝。
[0006]为了达到以上目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法，包括如下步骤：
[0008](1)在有机溶剂中加入功能助剂与盐酸多巴胺，进行超声分散后，加入三(羟甲基)氨基甲烷，于室温下遮光搅拌至少5h；将回收的废弃口罩展开并固定于所述有机溶剂中，继续在室温下遮光搅拌至少5h，然后抽滤、烘干，得到带有捕捉网络的废弃口罩；此过程中多巴胺在超声作用下先作用于功能助剂表面，加入三(羟甲基)氨基甲烷后进行聚合成聚多巴
胺并附着于功能助剂表面，然后加入废弃口罩继续反应，在搅拌的过程中，表面附着有聚多巴胺的功能助剂将有效粘附在废弃口罩罩体上，得到带有捕捉网络的废弃口罩；
[0009]所述功能助剂的微观结构包括一维纤维状、二维片层状、三维非球形中的一种或几种；
[0010](2)将所述带有捕捉网络的废弃口罩固定在盛有含微塑料的废水的设备中，进行废水中微塑料的吸附处理，待达到吸附饱和后取出得到捕捉有微塑料的废弃口罩；此过程中废弃口罩上由于粘附了功能助剂，功能助剂在废弃口罩罩体上形成具有较大比表面积的捕捉网格，同时由于功能助剂表面粘附的聚多巴胺具有较强的亲水性和粘附性，两者同时作用于水中微塑料，将更有利于微塑料被罩体吸附；
[0011](3)对捕捉有微塑料的废弃口罩拆除鼻梁条和橡筋带后得到待处理罩体，将多个所述罩体进行叠放，热压后破碎、烘干得到具有隔离功能网络结构的复合物料，将所述复合物料进行熔融共混加工、造粒后制得具有隔离功能网络结构复合材料；此过程中热压时多层功能助剂所形成的捕捉网格对相邻两层网格中所吸附的微塑料颗粒发生包覆，形成三维隔离网格包覆微塑料的结构，该结构的复合物料在螺杆挤出过程中随着功能助剂类型的不同，在受到螺杆的挤压作用后最终得到具有隔离导电/增强/阻燃/抗静电网络，可以在导电剂/增强剂/阻燃剂/抗静电剂在极少量的情况下实现高导电性/增强性/阻燃性/抗静电性。
[0012]进一步地，所述有机溶剂为DMF；所述功能助剂为导电剂、增强剂、阻燃剂、抗静电剂中的一种或多种；所述超声分散时间10
‑
200min、功率50
‑
950W。
[0013]优选地，同时具有包括导电或抗静电性能、增强性能、阻燃性能的所述功能助剂为碳纳米棒、碳纤维、碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、MXene、氮化硼纳米片、玻璃纤维、氮掺杂石墨烯、四针状氧化锌晶须中的一种或几种。
[0014]进一步地，步骤(2)中所述吸附处理达到吸附饱和的操作过程为：在室温下搅拌废水至少50min后，每隔5
‑
30min取出所述废弃口罩在光学显微镜下观察固定视野内的微塑料数量不再增加即视为达到吸附饱和。
[0015]进一步地，步骤(3)中所述热压的温度150
‑
180℃、时间为10
‑
30min。
[0016]进一步地，所述罩体、所述功能助剂、所述盐酸多巴胺、所述三羟甲基氨基甲烷的质量比为(90
‑
95):(0.01
‑
3):(1
‑
3):(0.5
‑
2)，所述功能助剂与所述有机溶剂的质量体积比为10
‑
50g/500mL。
[0017]进一步地，步骤(3)中所述熔融共混加工采用密炼
‑
挤出机，先进行密炼加工再进行挤出加工，所述密炼加工的转速为60rpm～90rpm、温度为170℃～190℃；所述挤出加工的喂料速度为30rpm～60rpm，加工温度170℃～190℃、螺杆转速80rpm～200rpm。
[0018]以上制成复合材料后还能够将复合材料与其他功能性材料继续熔融共混，例如制成功能性母粒，或者与其他阻燃体系进行共混得到阻燃效果更佳的阻燃材料，本专利技术方法的材料实用性较广。
[0019]有益技术效果：
[0020](1)吸附微塑料时，废弃口罩的罩体作为载体，罩体上的一维或二维导电剂等功能助剂具有较大的比表面积，分散在功能助剂表面的聚多巴胺具有较强的亲水性和粘附性，有利于提高对废水中微塑料的吸附作用，从而起到去除水中微塑料的作用，且成本低。此外，对微塑料的种类和颗粒大小没有选择性，能实现广谱吸收。
[0021](2)将收集饱满的废弃口罩多层叠放，再进行热压，使得塑料微粒被相邻两层罩体的一维或二维功能助剂所包覆，形成核壳结构，在熔融共混加工时，口罩中的核壳结构在机器的挤压作用下形成隔离功能网络结构，所得复合材料能在极低的功能助剂含量下具有较高的如导电性等性能。本专利技术方法简单，成本低，适用于电磁屏蔽材料、阻燃材料、抗静电材料等的大规模生产。
[0022](2)本专利技术的隔离功能网络结构复合材料的原材料来源于废弃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在有机溶剂中加入功能助剂与盐酸多巴胺，进行超声分散后，加入三(羟甲基)氨基甲烷，于室温下遮光搅拌至少5h；将回收的废弃口罩展开并固定于所述有机溶剂中，继续在室温下遮光搅拌至少5h，然后抽滤、烘干，得到带有捕捉网络的废弃口罩；所述功能助剂的微观结构包括一维纤维状、二维片层状、三维非球形中的一种或几种；(2)将所述带有捕捉网络的废弃口罩固定在盛有含微塑料的废水的设备中，进行废水中微塑料的吸附处理，待达到吸附饱和后取出得到捕捉有微塑料的废弃口罩；(3)对捕捉有微塑料的废弃口罩拆除鼻梁条和橡筋带后得到待处理罩体，将多个所述罩体进行叠放，热压后破碎、烘干得到具有隔离功能网络结构的复合物料，将所述复合物料进行熔融共混加工、造粒后制得具有隔离功能网络结构复合材料。2.根据权利要求1所述的一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法，其特征在于，所述有机溶剂为DMF；所述功能助剂为导电剂、增强剂、阻燃剂、抗静电剂中的一种或多种；所述超声分散时间10
‑
200min、功率50
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950W。3.根据权利要求2所述的一种废水中微塑料处理后制备隔离功能网络结构复合材料的方法，其特征在于，同时具有包括导电或抗静电性能、增强性能、阻燃性能的所述功能助剂为碳纳米棒、碳纤维、碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、MXene、氮化硼纳米片、玻璃纤维、氮掺杂石墨烯、四针状氧化锌晶须中的一种或几种。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：向萌，林伟，董爽，杨洲，杨菁菁，陶卉，张家林，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：