[发明专利]具有油水分离和铜离子吸附作用的超亲水织物及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了具有油水分离和铜离子吸附作用的超亲水织物及其制备方法与应用。该制备方法是在室温条件下，将等离子体处理的织物浸入氨基化的多壁碳纳米管的水分散液中，得到附着有MWCNTs‑NH₂的织物；随后将织物浸入银氨溶液中，通过滴加葡萄糖溶液使银离子原位生成银纳米颗粒并被MWCNTs‑NH₂上的氨基固载在织物上；最后利用银与巯基之间所形成的Ag‑S键，将L‑半胱氨酸固载在银纳米颗粒上，得到超亲水织物。与现有技术相比，本发明所制备的超亲水织物在进行油水分离的同时，还可以吸附Cu²⁺重金属离子，起到双重分离的作用。

技术领域

本发明涉及一种超亲水织物，具体涉及一种氨基化多壁碳纳米管@银纳米颗粒@L-半胱氨酸(MWCNTs-NH₂@AgNPs@L-cys)超亲水织物及其制备方法和应用。

背景技术

受自然界中猪笼草、仙人掌、鲨鱼皮、树蛙脚掌、鱼鳞等的启发，人们设计并发明了超亲水材料。一般来说，水滴可以在超亲水材料的表面上完全扩散并铺展开来，使其接触角等于或者接近于0°。目前，超亲水材料在油水分离、自清洁、防雾、防污等领域获得了广泛应用。

作为大宗的商业化产品，织物不仅价格便宜，而且力学性能高。因此，采用织物作为基体材料制备超亲水材料将具有很高的性价比，还可以简化制备工艺。例如，Sun等先合成了一种聚丙烯酰胺水凝胶，然后将聚酯织物浸泡后在紫外光的照射下形成交联结构，制备了超亲水聚酯织物，可用于油水分离(Sun M,Zhao S,Wei W,Wu J,WangJ.Polyacrylamide-modified polyester fabric with easy-cleaning for efficientoil/water separation.AATCC Journal of Research,2018,5:1-6)。又如，Liang等先将棉织物浸入多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)的水溶液中，通过DMA和棉织物上羟基之间的缩合反应，在棉织物上形成一层DMA，然后再通过DMA与甲基丙烯酸磺基苯醚(SBMA)之间的自由基共聚反应，接枝上SBMA，制得超亲水棉织物，其水接触角达到0°，水下油接触角达到161°，油水分离效率达到99％以上(Liang L,Wang C,Wang H,Zhan H,Meng X.Bioinspired fabricwith superhydrophilicity and superoleophobicity for efficient oil/waterseparation.Fibers and Polymers,2018,19:1828-1834)。

中国发明专利申请200710098542.7公开了一种水滑石/碳纳米管异质结构材料及其制备方法。该水滑石/碳纳米管异质结构材料由碳纳米管和二价、三价金属盐在桥联分子L-半胱氨酸的作用下，通过共沉淀反应制备水滑石，提高了水滑石粒子与活性中心的分散性，而且组装后得到的异质结构具有均匀、稳定、结合力强、组装量可调的优点。在该技术中，利用L-半胱氨酸分子结构上的NH³⁺与碳纳米管表面的电负性基团-COO-和-O-结合，同时利用巯基与水滑石上的金属离子形成配位键，因此L-半胱氨酸主要起到桥接的作用，将碳纳米管和水滑石组装在一起，制备异质结构材料，但并未涉及所制备的异质材料在油水分离中的应用。

目前，虽然有关超亲水织物的研究已有文献报道，但是多数只能用于油水分离，并不能吸附水中的重金属离子。然而，在化工、印染、有色冶炼、电镀、有色金属矿山开采、电子材料漂洗、染料生产等生产过程中经常会产生含有油污和Cu²⁺离子的废水。如果将油和水分离之后，把收集到的带有重金属离子的水直接排放或用于灌溉，势必对环境和生态造成极大危害。但是，将油水混合物进行分离之后，再对水中的Cu²⁺重金属离子进行吸附去除，会导致处理工序复杂，处理成本升高，且效率低下。因此，发展一种在油水分离的同时即可吸附水中Cu²⁺重金属离子的超亲水织物显得尤为重要。

发明内容