一种纤维膜的制备方法和应用技术

本发明专利技术属于固碳吸附/静电纺丝/固废资源化利用领域，具体公开了一种用于二氧化碳吸附的纤维膜的制备方法，包括以下步骤：将钢渣研磨到粒径≥400目，用磁铁去除里面的铁屑得到钢渣细粉；将钢渣细粉和高聚物混溶于有机溶剂中，搅拌均匀，得到纺丝液；经静电纺丝得到钢渣/高聚物混纺原丝；随后将混纺原丝低温氧化，得到钢渣/高聚物复合纤维膜。本发明专利技术制备的纤维膜纤维尺度可控，钢渣粉末在纤维中分散性更好，有利于充分反应；纤维膜结构可以更加致密充分的拦截吸附通过的二氧化碳，且实现了钢渣的资源化利用，对于CO2的去除表现出良好的效果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维膜的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于固碳吸附
，尤其涉及一种纤维膜的制备方法和应用，具体为一种用于二氧化碳吸附的纤维膜的制备方法。

技术介绍

[0002]钢渣是炼钢过程中的一种副产品，它是由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与熔剂反应生成的盐类所组成。钢渣中含有多种有用成分：金属铁2％～8％，氧化钙40％～60％，氧化镁3％～10％，氧化锰1％～8％，故可作为钢铁冶金原料使用。钢渣的矿物组成以硅酸三钙为主，其次是硅酸二钙、RO相、铁酸二钙和游离氧化钙。
[0003]钢渣作为二次资源综合利用有两个主要途径，一个是作为冶炼溶剂在本厂循环利用，不但可以代替石灰石，且可以从中回收大量的金属铁和其他有用元素；另一个是作为制造筑路材料、建筑材料或农业肥料的原材料。
[0004]钢渣是冶金工业中产生的废渣，钢渣的综合利用率应达86％以上，对于钢渣粉吸附二氧化碳已经有众多研究，如CN201810247382.6专利中公开了一种钢渣吸附脱除气体中二氧化碳的方法，包括以下步骤：A.将炼钢钢渣进行研磨；B.加入一定量活性炭材料，得到混合活性炭的钢渣材料；C.将制得的钢渣材料装入反应器中；D.将钢渣材料烘干至恒重，进行脱杂质处理，再启用真空阀抽真空，进行减压处理，关闭该真空阀，接着启动分子阀，继续减压处理；E.先用高纯氦气吹扫钢渣材料，并将钢渣材料置于吸附管中，通入混合气体气源进行吸附，最后降至常压，通入惰性气体进行解吸，得到脱除二氧化碳的混合气体。现有技术提供的工艺需要将钢渣和活性炭材料混合、加入吡咯和过硫酸铵，冷却、抽滤、洗涤、真空干燥、再高温煅烧；使用时，需对钢渣进行烘干、脱杂质、抽真空和减压处理；整个步骤操作流程较多、复杂繁琐，且高温煅烧、抽真空和减压处理，耗能较高；而且钢渣粉容易团聚，使钢渣粉可供二氧化碳吸附的活性位点减少，不能完成对于二氧化碳的有效过滤。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种纤维膜的制备方法和应用，本专利技术提供的纤维膜能够对二氧化碳进行有效的吸附。
[0006]本专利技术提供了一种纤维膜的制备方法，包括：
[0007]将钢渣粉和高聚物在有机溶剂中混合，得到纺丝液；
[0008]将所述纺丝液进行静电纺丝，得到原丝；
[0009]将所述原丝进行低温氧化，得到纤维膜。
[0010]优选的，所述钢渣粉的粒径为400～800目。
[0011]优选的，所述高聚物选自聚丙烯腈、聚吡咯烷酮中的一种或几种。
[0012]优选的，所述有机溶剂选自N,N
‑
二甲基甲酰胺。
[0013]优选的，所述静电纺丝的电压为18～21KV。
[0014]优选的，所述静电纺丝的环境温度为15～20℃，环境湿度为20～30％。
[0015]优选的，所述静电纺丝的接收距离为16～18cm，注射器的倾斜角度为10～15
°
；
[0016]所述静电纺丝的纺丝液流速为0.05～0.1mm/min。
[0017]优选的，所述低温氧化的升温速率为5～10℃/min，温度为200～250℃，时间为2～8h。
[0018]优选的，所述钢渣粉、高聚物和有机溶剂的质量比为(1～1.5):(1～1.5):(8～7)。
[0019]本专利技术提供了一种二氧化碳的吸附方法，包括：采用上述技术方案所述的方法制备得到的纤维膜进行吸附。
[0020]本专利技术制备方法操作简单，无需高温煅烧；纤维膜纤维尺度可控，钢渣粉末在纤维中分散性更好，可供二氧化碳吸附的活性点位增多，有利于充分反应；纤维膜结构可以更加致密充分的拦截吸附通过的二氧化碳，且实现了钢渣的资源化利用，对于CO2的去除表现出良好的效果。本专利技术实现了钢渣废料的资源化利用并开发了CO2吸附材料。
附图说明
[0021]图1为本专利技术实施例中检测二氧化碳吸收的装置的结构示意图。
具体实施方式
[0022]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术提供了一种纤维膜的制备方法，包括：
[0024]将钢渣粉和高聚物在有机溶剂中混合，得到纺丝液；
[0025]将所述纺丝液进行静电纺丝，得到原丝；
[0026]将所述原丝进行低温氧化，得到纤维膜。
[0027]在本专利技术中，所述钢渣粉的主要成分优选为硅酸钙。
[0028]在本专利技术中，所述钢渣粉的粒径优选为400～800目，更优选为500～700目，最优选为600目。
[0029]在本专利技术中，优选将所述钢渣粉研磨使其粒径为400～800目，用磁铁去除里面的铁屑得到钢渣细粉。
[0030]在本专利技术中，优选将所述钢渣粉和高聚物混溶于有机溶剂中搅拌均匀，得到纺丝液。
[0031]在本专利技术中，所述高聚物优选选自PAN(聚丙烯腈)、PVP(聚吡咯烷酮)中的一种或两种，上述高聚物在预氧化的过程中容易分解缩聚，将钢渣暴露于外，有利于二氧化碳的充分吸附。
[0032]在本专利技术中，所述聚丙烯腈优选为共聚聚丙烯腈；所述聚丙烯腈的分子量优选为80000～90000，更优选为83000～87000，最优选为85000。
[0033]在本专利技术中，所述聚吡咯烷酮的分子量优选为40000～60000，更优选为45000～55000，最优选为50000。
[0034]在本专利技术中，所述有机溶剂优选选自DMF(N,N
‑
二甲基甲酰胺)，DMF的溶解性更强，有利于高聚物的完全溶解。
[0035]在本专利技术中，所述钢渣粉、高聚物和有机溶剂的质量比优选为(1～1.5):(1～1.5):(8～7)，更优选为(1.1～1.4):(1.1～1.4):(8.3～8.7)，最优选为(1.2～1.3):(1.2～1.3):8.5。
[0036]在本专利技术中，所述静电纺丝的电压优选为18～21KV，更优选为19～20KV；环境温度优选为15～20℃，更优选为16～19℃，最优选为17～18℃；环境湿度优选为20～30％，更优选为22～28％，最优选为24～26％；注射器的倾斜角度优选为10～15
°
，更优选为11～14
°
，最优选为12～13
°
；接收距离优选为16～18cm，更优选为17cm；纺丝液流速优选为0.05～0.1mm/min，更优选为0.06～0.09mm/min，最优选为0.07～0.08mm/min。本专利技术优选采用上述静电纺丝工艺条件，这种条件下获得的纤维丝更细、纤维膜更致密。
[0037]在本专利技术中，所述低温氧化优选在空气中进行；所述低温氧化的升温速率优选为5～10℃/min，更优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维膜的制备方法，包括：将钢渣粉和高聚物在有机溶剂中混合，得到纺丝液；将所述纺丝液进行静电纺丝，得到原丝；将所述原丝进行低温氧化，得到纤维膜。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢渣粉的粒径为400～800目。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高聚物选自聚丙烯腈、聚吡咯烷酮中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自N,N
‑
二甲基甲酰胺。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静电纺丝的电压为18～21KV。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静电纺丝的环境温度为15～...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐继任，孙浩，崔东波，张学雷，张余鑫，王健，徐晓婷，殷方园，孙培旺，郑惠惠，
申请(专利权)人：山东京韵泰博新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：