[发明专利]一种纳米纤维吸附膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型纳米纤维吸附膜的制备方法，采用静电纺丝技术制备醋酸纤维素（CA）纳米纤维膜，经过碱性溶液预处理获得有利于聚多巴胺均匀涂层的化学表面特性。随后在弱碱性条件下采用多巴胺自聚合的方法在改性CA纳米纤维表面形成均匀的聚多巴胺（PDA）涂层，以增加染料吸附位点。该法制备获得的CA/PDA复合纳米纤维膜具有环保﹑可再生﹑价格便宜﹑无二次污染﹑化学稳定性好﹑且吸附能力高效等优点，尤其对MB吸附效果明显，在水净化领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及水处理材料领域，尤其涉及一种纳米纤维吸附膜的制备方法。

背景技术

近年来，随着工业化迅猛发展和人口数量的剧增，地球蕴含的水资源受到了严重的污染，其中阳离子染料亚甲基蓝是常见的污染物之一。目前，被污染的废水净化处理主要包括物理﹑化学和生物处理等方法，例如，吸附法、膜分离法、化学沉积法、光催化降解法、离子交换法和微生物处理法等。其中，吸附法具有吸附剂选择来源广泛、制造成本较低、操作工序简单、制备过程能耗小等优点而成为水净化领域的研究热点。理想的吸附剂应具有良好的再生性，环境安全性，低成本和高效吸附能力等优点。。但是，目前在材料的选择、制备过程和改性方法等方面仍存在一定的缺点。例如，由于一些具有多孔结构的吸附剂材料为非生物可降解材料，废弃使用后会造成环境污染的困扰。一些吸附材料虽然具有良好的吸附性能，但其制备工艺较复杂，使成本增高。微球类和颗粒状吸附材料存在回收困难的问题。另外，通过表面涂层改性提升材料的吸附性能，往往存在界面结合力低，使用过程中改性材料容易与基体脱离的问题。这造成了目前的吸附剂大多存在价格昂贵﹑加工困难﹑资源短缺﹑对环境造成二次污染﹑吸附效率低等问题。因此，如何制备拥有良好综合性能的吸附膜仍是具有挑战性的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种水中染料（亚甲基蓝）吸附膜的制备方法，旨在提供一种具有环保﹑可再生﹑且具有染料高效吸附能力的吸附膜。

一种纳米纤维吸附膜的制备方法，包括如下步骤： 步骤一）静电纺丝纤维膜的制备：将醋酸纤维素粉末溶于N,N-二甲基乙酰胺-丙酮混合溶剂中，加热得到均匀的纺丝溶液；使用纺丝溶液通过静电纺丝制得CA纳米纤维膜；

步骤二）CA纤维膜的预处理：CA纳米纤维膜浸泡在乙醇水溶液中预润湿，将再放入NaOH溶液中振荡，取出后洗净、干燥；

步骤三）CA/PDA纤维膜的制备：将预处理后的纤维膜浸泡Tris-多巴胺的溶液中，搅拌，使多巴胺在CA纳米纤维膜上自聚，形成聚多巴胺涂层，再将纤维膜取出后洗净、干燥即得到纳米纤维吸附膜。

进一步的，所述步骤一）中静电纺丝参数为：纺丝电压为18kv，接受距离为15cm，推进速度为1ml/h，湿度为403%的室温条件下静电纺丝7 h。

进一步的，所述N,N-二甲基乙酰胺-丙酮混合溶剂中N,N-二甲基乙酰胺与丙酮之比为1:2。

进一步的，所述纺丝溶液中醋酸纤维素的质量分数为15-20%。

进一步的，所述乙醇水中乙醇与水的比例为1:1

进一步的，NaOH溶液的浓度为0.05mol/L，振荡处理时间为10h。

进一步的，所述Tris-多巴胺的溶液pH为8.5，其中Tris浓度为10 mmol/L，多巴胺浓度为2 g/L，浸泡搅拌时间为40 h。

本发明的有益效果是：

1)该法制备获得的复合纳米纤维吸附膜具有工艺简单﹑操作方便﹑环保﹑可重复利用等优点。

(2) CA纳米纤维的预处理，有效地提高PDA涂成的均匀性和稳定性。

(3) CA/PDA复合纳米纤维吸附膜对MB具有较高的吸附容量，在水处理领域有望得到广泛应用。

附图说明