[发明专利]一种纳米纤维膜的制备及其在废水处理中的应用

说明书

本发明公开了一种纳米纤维膜的制备及其在废水处理中的应用，涉及纳米纤维及废水处理等领域。本发明将吡啶酮大环化合物添加到聚合物纺丝液中通过静电纺丝技术制备得到纳米纤维膜，得到的纳米纤维膜对废水中的金属离子尤其是铅离子以及小分子染料尤其是阳离子型孔雀石绿染料分子具有较强选择性吸附去除性能，且本发明所用的纺丝聚合物在酸、碱条件下能稳定存在，不会发生降解，因此可以回收重复利用，节约了成本，达到环境友好的目的。

技术领域

本发明涉及一种纳米纤维膜的制备及其在废水处理中的应用，涉及纳米纤维及废水处理领域。

背景技术

在水污染的多种污染物中，重金属属于危害最大的污染物之一。科学研究表明，一些重金属离子进入人体会使人致癌、致畸等，潜伏期可长达数十年甚至更久。而在纺织工业中，80％属于印染废水，排放量很大，成分多而复杂，COD、BOD值高。印染废水属工业废水中较难治理的一种。由于技术、经济等原因，目前大多数采用的生物-物理治理方法只能达到基本排放要求。虽然在色度上略有下降，但对有机物质只是分解成较小物质，对这些分解产物性质很难控制也很难掌握，无法保证对环境不产生危害。

目前在治理废水方面方法众多，包括膜分离法、电化学法、氧化还原法以及生物法等等。这些方法虽然能够不同程度地达到处理效果，但是却各有利弊。制备新型吸附材料以其相对较低的成本、使用方法简单、稳定性、重复使用性好、处理设备要求低等优点一直是比较热门的研究方向。

吡啶酮大环化合物结构中具有特定尺寸的内部空腔，可以实现对某些客体的选择性结合。吡啶酮大环化合物对客体的分离是通过将将其溶解到与水不互溶的有机溶剂中对客体水溶液进行萃取。但该方法一方面使用了大量的有机溶剂(有毒、易挥发或易燃)存在一定的危险；另一方面重复使用困难。因此，有的研究人员试图通过物理、化学改性的方法将吡啶酮大环化合物负载到纤维素、壳聚糖等基质上进行吸附处理，但制备得到的吸附材料比表面积小，而且基质在酸、碱性条件下容易发生降解而损失。

发明内容

为了应对上述问题，本发明提供了一种对废水中的金属离子尤其是铅离子以及小分子染料尤其是阳离子型孔雀石绿染料分子具有较强选择性吸附去除性能的纳米纤维膜的制备方法及其应用。本发明所用的纺丝聚合物在酸、碱条件下能稳定存在，不会发生降解，因此可以回收重复利用，节约了成本，达到环境友好的目的。

本发明的第一个目的是提供一种纳米纤维膜的制备方法，所述方法为：将吡啶酮大环化合物添加到聚合物纺丝液中通过静电纺丝技术制备得到纳米纤维膜。

在本发明的一种实施方式中，所述吡啶酮大环化合物为吡啶酮五元环化合物。

在本发明的一种实施方法中，所述吡啶酮大环化合物化学结构为：

在本发明的一种实施方法中，所述聚合物为聚苯乙烯。

在本发明的一种实施方法中，所述聚苯乙烯的分子量为250000-310000。

在本发明的一种实施方法中，纺丝液中聚合物的浓度为15-25g/L。

在本发明的一种实施方法中，溶解聚合物所用溶剂为二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲醇中的一种或多种。

在本发明的一种实施方法中，吡啶酮大环化合物与聚合物的质量之比为1：(5-10)。

在本发明的一种实施方法中，静电纺丝电压为10-25KV。

在本发明的一种实施方法中，静电纺丝选用的针头内径为0.5-1.0mm。

在本发明的一种实施方法中，静电纺丝的针头与纺丝纤维收集板之间的距离为10-20cm。

在本发明的一种实施方法中，静电纺丝的纺丝速度为0.2-2.5mL/h。