一种吸附重金属离子的自组装静电纺丝素纳米纤维膜及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种吸附重金属离子的自组装静电纺丝素纳米纤维膜及其制备方法，首先采用静电纺的方法制备平均直径88-135nm，孔隙率30-80%的静电纺丝素纳米纤维膜，浸于100%乙醇中1-2h，再将乙醇处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸于碱溶液中30-90min，最后采用聚乙烯亚胺溶液处理制备2-6层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜。本发明专利技术制备的自组装静电纺丝素纳米纤维膜，具有比表面积大、孔隙率高、内部孔隙多等特点，可以增大与金属离子的接触面积，增大吸附量，缩短达到吸附平衡的时间，有效地吸附废水中的重金属离子，而且能够被生物降解，不会造成环境污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸附材料领域，特别涉及一种能够高效吸附重金属离子的自组装静电纺丝素纳米纤维膜。
技术介绍
重金属污染是指由重金属或其化合物所造成的环境污染。重金属污染可由自然因素(如土壤、岩石风化和火山爆发等)引起，但主要是采矿、工业制造、污水灌溉和使用重金属制品或含金属污染物等人为因素所致。重金属不能被生物降解，却能在食物链的生物放大作用下，成千万倍地富集，最后进入人体。尽管有些重金属如锰、铜、锌等是生命活动必需的微量元素，但是大部分重金属不是生命所必需的。超过一定浓度，就将对人体健康造成损害，导致各种疾病，如:脱水、胃痛、恶心、眩晕、肌肉失调、儿童的神经系统破坏、肺痛、眼睛发炎、皮疹、呕吐、腹痛、疼痛、呼吸困难、肝损伤等。随着我国经济社会的快速发展，人口增长、工业化和城镇化的加快推进，涉及重金属的行业正保持着较强的增长势头，重金属污染事件频发，给环境和人民的健康带来了严重的损害。除去水中重金属离子的方法很多，传统的有化学沉淀法、氧化还原法、铁氧体法、电解法、蒸发浓缩法、离子交换树脂法等，但这些方法大多存在投资大、运行成本高、操作管理麻烦、并且会产生二次污染和不能很好地解决金属和水资源再利用等问题。目前在实际中运用较多的是吸附法，或通过静电相互作用(带正电荷的金属离子与带负电基质之间相互作用)，或通过螯合作用(由基质提供孤对电子与金属离子形成配位共价键)。常用的吸附剂包括活性炭、膨润土、沸石以及生物吸附剂，而其中生物吸附具有吸附剂来源丰富、品种多、成本低、吸附容量大、速度快等优点，能够弥补传统处理法的缺陷而受到了广泛关注。丝素蛋白是蚕丝的主体，约占蚕丝质量的70%-80%，是一种无生理活性的天然生物大分子，由乙氨酸、丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸等18种氨基酸连接而成，丝素蛋白的氨基酸组分中极性氨基酸主要有甘氨酸、酪氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、苏氨酸、丝氨酸，占54.85%,这些极性氨基酸将在重金属离子吸附中起主要作用。吸附材料的孔径和构成吸附材料的纤维直径是影响吸附材料吸附精度及效率的主要因素，纤维直径越细，对应吸附材料的吸附精度和效率越高。利用静电纺丝方法能够得到直径为几十到几百纳米的纤维，形成的非织造纤维膜重量轻、渗透性好、孔径小、比表面积大、孔隙率高、内部孔隙的连通性好、容易与纳米级的化学物质或功能性物质相结合，这使得它具有更高吸附率和吸附量，是一种性能优异的吸附和过滤基材。
技术实现思路
本专利技术提供，该纳米纤维膜吸附材料能够高效吸附溶液中的重金属离子。本专利技术的，其特征在于该制备方法包括以下操作步骤: (1)将未脱胶的蚕丝经脱胶、溶解、渗透、纯化、干燥，得到纯的丝素蛋白； (2)将丝素蛋白溶解于98%的甲酸溶液，配置质量分数10%-16%的纺丝液； (3)将上述纺丝液加入到静电纺丝设备中，用静电纺丝法制备出丝素纳米纤维膜，静电纺丝的工艺为:电压25-35KV，纺丝距离5-15cm，纺丝液喂入量0.5_2ml/h ； (4)将制得的静电纺丝素纳米纤维膜浸于100%乙醇中l_2h； (5)将乙醇处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸于碱溶液中30-90min，去离子水冲洗干净; (6)将碱溶液处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸入l_5g/L的聚乙烯亚胺溶液10-30min，取出，去离子水冲洗干净，室温下自然风干，得到I层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜； (7)将表面组装有I层聚乙烯亚胺的静电纺丝素纳米纤维膜浸入l_5g/L丝素溶液中10-30min，取出后去离子水冲洗干净，再浸入l_5g/L的聚乙烯亚胺溶液中10_30min，取出后去离子水冲洗干净，室温下自然风干，得到2层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜； (8)将步骤7重复0-4次，即可得到2-6层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜。所述步骤(3)得到的静电纺丝素纳米纤维膜平均直径88-135nm，孔隙率30_80%。所述步骤(5)中的碱溶液为氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钾、氨水中的一种。本专利技术具有如下有益效果:本专利技术所述的自组装静电纺丝素纳米纤维膜，具有比表面积大、孔隙率高、内部孔隙多等特点，可以增大与金属离子的接触面积，增大吸附量，缩短达到吸附平衡的时间，有效地吸附废水中的重金属离子，而且可生物降解，不会造成环境污染。附图说明图1为4层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜SEM电镜图。具体实施例方式下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。实施例1: 本专利技术的，其特征在于该制备方法包括以下操作步骤: (1)将未脱胶的蚕丝经脱胶、溶解、渗透、纯化、干燥，得到纯的丝素蛋白； (2)将5g纯的丝素蛋白溶解于98%的甲酸溶液，配置质量分数10%的纺丝液； (3)将上述纺丝液加入到静电纺丝设备中，用静电纺丝法制备出丝素纳米纤维膜，静电纺丝的工艺为:电压25kV，纺丝距离5cm，纺丝液喂入量0.5ml/h ； (4)将制得的静电纺丝素纳米纤维膜浸于100%乙醇中Ih； (5)将乙醇处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸于碱溶液中30min，去离子水冲洗干净； (6)将碱溶液处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸入l_5g/L的聚乙烯亚胺溶液10-30min，取出，去离子水冲洗干净，室温下自然风干，得到I层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜； (7)将表面组装有I层聚乙烯亚胺的静电纺丝素纳米纤维膜浸入l-5g/L丝素溶液中10-30min，取出后去离子水冲洗干净，室温下自然风干，再浸入l_5g/L的聚乙烯亚胺溶液中10-30min，取出后去离子水冲洗干净，得到2层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜。所述步骤(3)得到的静电纺丝素纳米纤维膜平均直径107nm，孔隙率62%。所述步骤(5)中的碱溶液为氢氧化钠。实施例2: 本专利技术的，其特征在于该制备方法包括以下操作步骤: (1)将未脱胶的蚕丝经脱胶、溶解、渗透、纯化、干燥，得到纯的丝素蛋白； (2)将5g纯的丝素蛋白溶解于98%的甲酸溶液，配置质量分数12%的纺丝液； (3)将上述纺丝液加入到静电纺丝设备中，用静电纺丝法制备出丝素纳米纤维膜，静电纺丝的工艺为:电压30kV，纺丝距离8cm，纺丝液喂入量lml/h ； (4)将制得的静电纺丝素纳米纤维膜浸于100%乙醇中Ih； (5)将乙醇处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸于碱溶液中45min，去离子水冲洗干净； (6)将碱溶液处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸入l_5g/L的聚乙烯亚胺溶液10-30min，取出，去离子水冲洗干净，室温下自然风干，得到I层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜； (7)将表面组装有I层聚乙烯亚胺的静电纺丝素纳米纤维膜浸入l-5g/L丝素溶液中10-30min，取出后去离子水冲洗干净，再浸入l_5g/L的聚乙烯亚胺溶液中10_30min，取出后去离子水冲洗干净，室温下自然风干，得到2层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜； (8)将步骤7重复I次，即可得到3层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜。所述步骤(3)得到的静电纺丝素纳米纤维膜平均直径115nm，孔隙率56%。所述步骤(5)中的碱溶液为碳酸氢钠。实施例3: 本专利技术的，其特征在于该制备方法包括以下操作步骤: (1)将未脱胶的蚕丝经脱胶、溶解、渗透、纯化、干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸附重金属离子的自组装静电纺丝素纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于该制备方法包括以下操作步骤：（1）将未脱胶的蚕丝经脱胶、溶解、渗透、纯化、干燥，得到纯的丝素蛋白；（2）将丝素蛋白溶解于98%的甲酸溶液，配置质量分数10%?16%的纺丝液；（3）将上述纺丝液加入到静电纺丝设备中，用静电纺丝法制备出丝素纳米纤维膜，静电纺丝的工艺为：电压25?35kV，纺丝距离5?15cm，纺丝液喂入量0.5?2ml/h；（4）将制得的静电纺丝素纳米纤维膜浸于100%乙醇中1?2h；（5）将乙醇处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸于碱溶液中30?90min，去离子水冲洗干净；（6）将碱溶液处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸入1?5g/L的聚乙烯亚胺溶液10?30min，取出，去离子水冲洗干净，室温下自然风干，得到1层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜；（7）将表面组装有1层聚乙烯亚胺的静电纺丝素纳米纤维膜浸入1?5g/L丝素溶液中10?30min，取出后去离子水冲洗干净，再浸入1?5g/L的聚乙烯亚胺溶液中10?30min，取出后去离子水冲洗干净，室温下自然风干，得到2层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜；（8）将步骤7重复0?4次，即可得到2?6层聚乙烯亚胺组装静电纺丝素纳米纤维膜。...

【技术特征摘要】
1.一种吸附重金属离子的自组装静电纺丝素纳米纤维膜及其制备方法，其特征在于该制备方法包括以下操作步骤: (1)将未脱胶的蚕丝经脱胶、溶解、渗透、纯化、干燥，得到纯的丝素蛋白； (2)将丝素蛋白溶解于98%的甲酸溶液，配置质量分数10%-16%的纺丝液； (3)将上述纺丝液加入到静电纺丝设备中，用静电纺丝法制备出丝素纳米纤维膜，静电纺丝的工艺为:电压25-35kV，纺丝距离5-15cm，纺丝液喂入量0.5_2ml/h ； (4)将制得的静电纺丝素纳米纤维膜浸于100%乙醇中l_2h； (5)将乙醇处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸于碱溶液中30-90min，去离子水冲洗干净; (6)将碱溶液处理后的静电纺丝素纳米纤维膜浸入l_5g/L的聚乙烯亚胺溶液10-30min，取出，去离子水冲洗干净，室温下自然风干，得到I...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兵，
申请(专利权)人：苏州正业昌智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：