用于去除水中短链制造技术

本发明专利技术公开了一种用于去除水中短链

【技术实现步骤摘要】
用于去除水中短链PFASs的纳米纤维膜及其应用和再生方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种用于去除水中短链
PFASs
的纳米纤维膜及其应用和再生方法
。

技术介绍

[0002]全氟和多氟烷基物质（
Per
‑ꢀ
and polyfluoroalkyl substances, PFASs
）是一类含有高度氟化的疏水性碳链（
C
n
F
2n+1
‑
）且由人工合成的有机化合物
。
由于其独特的理化性质，使得
PFASs
在环境中几乎无处不在
。
然而，研究发现
PFASs
具有环境持久性和潜在毒性，近年来，
PFASs
被看作是一类新兴污染物而受到公众关注
。
目前，对于
PFASs
的研究主要集中在长链
PFASs
上，其中全氟辛酸（
PFOA
）和全氟辛烷磺酸（
PFOS
）是新兴的持久性有机污染物中研究最多的化合物
。PFOS
和
PFOA
现已被许多国家被严格限制使用或被禁止
。
为了减少与长链
PFASs
相关的环境危害或规避监管，制造商开始大量生产和使用短链
PFASs
作为替代品，这使得环境中的短链
PFASs
数量激增
>。
与传统的长链
PFASs
相比，这些短链
PFASs
作为替代品可能具有相对较低的生物积累性和毒性，但它们仍然表现出很强的环境持久性且具有更强的远距离运输能力，已经逐渐变成水环境中
PFASs
的主要成分
。
[0003]传统的生化物处理方法对去除水中的
PFASs
面临重大挑战
。
与光解
、
臭氧分解
、
电化学氧化等反应条件苛刻
、
能耗高的工艺相比，吸附法具有操作简单
、
成本效益高
、
处理效果高等优点
。
因此，吸附法在
PFASs
水污染修复领域具有广阔的应用前景
。
传统吸附材料，如活性炭材料对水中全氟辛酸清除效果差
、
无法再生等问题
。
目前，对水中全氟化合物的清除方法主要分为两大类：专利
CN102489260B、CN102500338B、CN105776404A、CN103408103A
中涉及传统吸附材料，分别采用棉类
、
纤维素
、
尼龙及反渗透膜材料实现水中全氟化合物的清除，具有一定的推广可能，但由于清除效率低或因成本问题，工业应用较少
。
专利
CN104193056B、CN108264127A、CN105001371B
有别于传统吸附材料分别采用光辐射
、
光催化
、
分子印迹
、
诱导电化学等方法对水中微量全氟化合物实现降解，但由于条件苛刻，操作困难，能耗高等原因，实际应用无法大规模推广
。
最近专利
CN 114920907B 共价有机骨架材料氨基化多孔芳香骨架化合物，具有高效和选择性吸附
PFASs
的能力，但材料制备过程较为繁琐，所用原料成本高
。
此外，目前大部分的专利对短链全氟和多氟化合物的关注还有限
。
[0004]因此，对于本领域技术人员，有需要开发一种能够高效吸附去除水中短链
PFASs
的材料，并降低其制备工艺难度，降低其生产成本
。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是：怎样提供一种能够更加高效地吸附去除水中短链
PFASs
的纳米纤维膜及其应用和再生方法，并降低其制备工艺难度，使其具有制备简单，开发成本低廉且利于再生利用的特点
。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种用于去除水中短链
PFASs
的纳米纤维膜，其特征在于，纳米纤维膜为杂乱交错
布置的特制纳米级柔性纤维通过戊二醛交联加固形成的柔性膜状材料，所述特制纳米级柔性纤维为主要成分由柔性热塑型聚氨酯（
TPU
）和聚乙烯亚胺（
PEI
）混合组合形成的多组元体系的柔性纤维，在柔性纤维表面具有两种主要成分呈纳相分离表面的微观结构
。
[0007]其中，纳相分离是指纳米级别的相分离结构，相分离是指二元或多元混合物重新排列，在（微观视觉下）一定的空间区域各成一相（晶相）的结构
。
这样，本纤维膜产品中，由于纤维表面同时具有柔性热塑型聚氨酯（
TPU
）和聚乙烯亚胺（
PEI
）的微观晶相基团，故同时集成了聚氨酯（
TPU
）的疏水作用和聚乙烯亚胺上大量质子化氨基的静电作用，二者协同作用吸附全氟和多氟化合物（
PFASs
），能够实现高效去除水中的全氟烷基化合物的效果
。
[0008]进一步地，所述柔性热塑型聚氨酯（
TPU
）和聚乙烯亚胺（
PEI
）的含量比例为（1‑4）：1的范围
。
[0009]这样是因为当
TPU:PEI
大于
4:1
，即
PEI
的比例小于
25%
时，柔性纤维表面的纳相分离不明显，严重影响
PFASs
在材料上的吸附
。
当
TPU:PEI
小于
1:1
时，即
PEI
的比例大于
50%
时，采用静电纺丝形成的纳米纤维不均匀，容易粘连，且对
PFASs
的吸附并未随着
PEI
含量的增加而增加
。
因而，结合吸附效率和成本，
TPU
和
PEI
的含量最佳比例为（1‑4）
:1。
[0010]进一步地，纳米纤维膜采用以下步骤制备：
S1
将热塑型聚氨酯（
TPU
）与聚乙烯亚胺（
PEI
）按一定比例加入到丙酮与
N,N
‑
二甲基甲酰胺（
DMF
）的混合溶剂中，所得溶液搅拌均匀，充分溶解后，制得含热塑型聚氨酯
/
聚乙烯亚胺的纺丝溶液；
S2
将制得的纺丝溶液装入注射器中，采用静电纺丝技术进行纺丝，制得纳米级别的柔性纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于去除水中短链
PFASs
的纳米纤维膜，其特征在于，纳米纤维膜为杂乱交错布置的特制纳米级柔性纤维通过戊二醛交联加固形成的柔性膜状材料，所述特制纳米级柔性纤维为主要成分由柔性热塑型聚氨酯和聚乙烯亚胺混合组合形成的多组元体系的柔性纤维，在柔性纤维表面具有两种主要成分呈纳相分离表面的微观结构
。2.
如权利要求1所述的用于去除水中短链
PFASs
的纳米纤维膜，其特征在于，所述柔性热塑型聚氨酯和聚乙烯亚胺的含量比例为（1‑4）
:1
的范围
。3.
如权利要求1所述的用于去除水中短链
PFASs
的纳米纤维膜，其特征在于，纳米纤维膜采用以下步骤制备：
S1
将热塑型聚氨酯与聚乙烯亚胺按一定比例加入到丙酮与
N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶剂中，所得溶液搅拌均匀，充分溶解后，制得含热塑型聚氨酯
/
聚乙烯亚胺的纺丝溶液；
S2
将制得的纺丝溶液装入注射器中，采用静电纺丝技术进行纺丝，制得纳米级别的柔性纤维；
S3
收集获得的柔性纤维，将其浸入到戊二醛溶液中进行交联，得到初品膜；
S4
用去离子水反复冲洗初品膜，并浸泡过夜以去除表面未反应的物质；再干燥后，得到成品膜
。4.
如权利要求3所述的用于去除水中短链
PFASs
的纳米纤维膜，其特征在于，步骤
S1
中，将混合后溶液在室温下采用磁力搅拌，充分溶解后采用超声波处理去除气泡
。5.
如权利要求3所述的用于去除水中短链
PFASs
的纳米纤维膜，其特征在于，步骤
S1
中所选用的热塑型聚氨酯分子量为
12
‑
15
万，聚乙烯亚胺分子量为
5.0
‑
7.5
万
50%
的水溶液
。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：孙姣霞，姜学婷，马希钦，樊建新，王茜，付江，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：