具有共价有机骨架的纳米纤维膜的制备方法技术

一种具有共价有机骨架的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
具有共价有机骨架的纳米纤维膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种纳米纤维膜，尤其涉及一种能吸附重金属的纤维膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着工业化进程的进一步加速，各类企业对于重金属的需求与日俱增，同时不可避免的向环境排放大量的复合污染物，如重金属离子Cd
2+
、Pb
2+
等。这些重金属离子不仅严重污染地表水和地下水，造成全球可利用水资源急剧下降，而且使土壤中重金属的含量增加，危害生态环境和人体健康。
[0003]目前，针对重金属处理的方法主要有沉淀法、膜分离法、离子交换法、吸附法。沉淀法是指用一定质量的沉淀剂物品，将废水溶液中的重金属离子进行转化，成为沉淀物；膜分离技术通常指利用外力的作用，使溶液通过一种选择性的半透膜，实现溶剂和溶液产生分离，常用的膜分离技术主要包括：超滤、纳滤，反渗透、微滤等；离子交换树脂是指通过离子交换树脂上的具有和重金属反应的活性基团物质，这类型的基团可以和重金属离子形成螯合作用，从而达到去除重金属离子的目的。吸附法能深度处理低浓度重金属废水，处理后的出水水质高、可操作性强、经济有效，目前所用的吸附材料像沸石、石英砂、木质素、纤维素等物质。
[0004]磁性纳米材料具有比表面积大易功能化，性质稳定等优点。其中，磁性Fe3O4纳米颗粒在磁场中可定向移动，可以进一步对其进行分离。因此，关于磁性Fe3O4纳米颗粒去除废水中污染物的研究较多。但Fe3O4纳米颗粒本身存在易团聚等缺陷，从而影响了复合材料的稳定性，所以对磁性Fe3O4纳米颗粒进行改性研究是提高其性能的重要方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种能吸附重金属的具有共价有机骨架的纳米纤维膜的制备方法。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有共价有机骨架的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
[0007]①
取Fe3O4于第一容器中，加入异丙醇，超声条件下，依次缓慢加入硅烷化试剂和2
‑
氨基对苯二甲酸，搅拌，反应完成后，去除上清液，将底部的磁球清洗，干燥，后得到NH2‑
Fe3O4磁球；
[0008]②
将NH2‑
Fe3O4磁球加入到由二恶烷和丁醇组成的二元溶剂中，在不断搅拌的条件下，依次加入三醛基间苯三酚和1,4
‑
二氧六环，反应结束后，去除上清液，将得到的产物干燥后得到Fe3O4@COFs磁性材料；
[0009]③
取Fe3O4@COFs磁性材料于第二容器中，加入乙酸水溶液和离子液体，不断的搅拌，待反应完成后，将得到的产物清洗，干燥，得到共价有机骨架材料；
[0010]④
取共价有机材料溶解于装有四(4
‑
氨基苯基)甲烷中，在不断搅拌的条件下加入2,6
‑
二醛基
‑
1,5
‑
二羟基萘，反应完成后，将得到的产物清洗，干燥，得到具有亲水性的共价
有机骨架材料；
[0011]⑤
在第三容器中加入溶剂和具有亲水性的共价有机骨架材料，搅拌成均相溶液，加入致孔剂，继续搅拌，加入聚氨酯，搅拌使得聚氨酯完全溶解，冷却后加入氯化锂，搅拌均匀制成静电纺丝前驱液；
[0012]⑥
将静电纺丝前驱液置于静电纺丝设备的储液罐中，用无纺布作为接收基材，接通电源后开始纺丝，制得纳米纤维膜。
[0013]作为优选，步骤
①
中所述的硅烷化试剂为四乙氧基硅烷、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。
[0014]作为优选，步骤
①
中所述Fe3O4与2
‑
氨基对苯二甲酸的重量配比为0.5～1.5:3～5。
[0015]作为优选，步骤
②
中所述NH2‑
Fe3O4磁球、三醛基间苯三酚及1,4
‑
二氧六环重量配比为2～3:1～2:2～4。
[0016]作为优选，步骤
③
中所述离子液体为1,3
‑
二甲基咪唑硫酸甲酯盐、1,3
‑
二甲基咪唑磷酸二甲酯盐中的至少一种。
[0017]作为优选，步骤
③
中所述共价有机骨架材料的厚度为500～600nm，粒径范围为150～300nm，共价有机骨架的孔径为1.2～2.4nm。
[0018]作为优选，步骤
④
中所述共价有机骨架材料与2,6
‑
二醛基
‑
1,5
‑
二羟基萘的重量配比为3～5:4～5。
[0019]作为优选，步骤
⑤
中所述溶剂为N,N—二甲基甲酰胺、N,N—二甲基乙酰胺、丁酮中的至少一种；所述的致孔剂为乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚、乙二醇单乙醚中的至少一种；所述的聚氨酯的分子量为80000
‑
100000；静电纺丝前驱液的粘度700～1500mPa
·
s。
[0020]作为优选，步骤
⑤
中所述溶剂与聚氨酯的质量比为70:8～70:20，所述溶剂与具有亲水性的共价有机骨架材料质量比为70:1～70:9，所述溶剂与氯化锂质量比为70:1～70:4，所述溶剂与致孔剂质量比为70:4～70:8。
[0021]作为优选，步骤
⑥
中纺丝条件如下：纺丝电压为70～95kv，电极螺纹与收集器的距离为15～25cm，供液的速度为5～200ml/h，收集器的速度为0.01～0.05m/min，纺丝的温度为20～40℃，湿度为20％～40％。
[0022]作为优选，步骤
⑥
中获得的纳米纤维膜的比表面积为500～660m2/g，孔隙率为60％～70％，纤维直径为70～120nm。
[0023]纤维膜制备整体具体可以采用如下
技术实现思路
，包括以下步骤：
[0024](1)称取0.5
‑
1.5gFe3O4于圆底烧瓶中，加入120
‑
140ml异丙醇，超声条件下，依次缓慢加入2
‑
5ml硅烷化试剂和3
‑
5g2
‑
氨基对苯二甲酸不断搅拌20～30min。反应完成后，去除上清液，将底部的磁球用20ml无水乙醇清洗30s，将得到的产物于40℃的烘箱中干燥5h得到NH2‑
Fe3O4磁球。
[0025](2)将2
‑
3g上述NH2‑
Fe3O4磁球加入到20
‑
40ml由二恶烷和丁醇组成的二元溶剂中，在不断搅拌30～40min的条件下，依次加入1
‑
2g三醛基间苯三酚和2
‑
4g1,4
‑
二氧六环。反应结束后，去除上清液，将得到的产物用20ml无水乙醇清洗30s本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有共价有机骨架的纳米纤维膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
①
取Fe3O4于第一容器中，加入异丙醇，超声条件下，依次缓慢加入硅烷化试剂和2
‑
氨基对苯二甲酸，搅拌，反应完成后，去除上清液，将底部的磁球清洗，干燥，后得到NH2‑
Fe3O4磁球；
②
将NH2‑
Fe3O4磁球加入到由二恶烷和丁醇组成的二元溶剂中，在不断搅拌的条件下，依次加入三醛基间苯三酚和1,4
‑
二氧六环，反应结束后，去除上清液，将得到的产物干燥后得到Fe3O4@COFs磁性材料；
③
取Fe3O4@COFs磁性材料于第二容器中，加入乙酸水溶液和离子液体，不断的搅拌，待反应完成后，将得到的产物清洗，干燥，得到共价有机骨架材料；
④
取共价有机材料溶解于装有四(4
‑
氨基苯基)甲烷中，在不断搅拌的条件下加入2,6
‑
二醛基
‑
1,5
‑
二羟基萘，反应完成后，将得到的产物清洗，干燥，得到具有亲水性的共价有机骨架材料；
⑤
在第三容器中加入溶剂和具有亲水性的共价有机骨架材料，搅拌成均相溶液，加入致孔剂，继续搅拌，加入聚氨酯，搅拌使得聚氨酯完全溶解，冷却后加入氯化锂，搅拌均匀制成静电纺丝前驱液；
⑥
将静电纺丝前驱液置于静电纺丝设备的储液罐中，用无纺布作为接收基材，接通电源后开始纺丝，制得纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
①
中所述的硅烷化试剂为四乙氧基硅烷、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
①
中所述Fe3O4与2
‑
氨基对苯二甲酸的重量配比为0.5～1.5:3～5。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤
②
中所述NH2‑
Fe3O4磁球、三醛基间苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭俊毅，余明，焦顺，施勇鹏，高婷婷，霍彦强，郑军妹，
申请(专利权)人：宁波方太厨具有限公司，
类型：发明
国别省市：