[发明专利]一种纤维膜的制备方法和应用

说明书

本发明属于固碳吸附/静电纺丝/固废资源化利用领域，具体公开了一种用于二氧化碳吸附的纤维膜的制备方法，包括以下步骤：将钢渣研磨到粒径≥400目，用磁铁去除里面的铁屑得到钢渣细粉；将钢渣细粉和高聚物混溶于有机溶剂中，搅拌均匀，得到纺丝液；经静电纺丝得到钢渣/高聚物混纺原丝；随后将混纺原丝低温氧化，得到钢渣/高聚物复合纤维膜。本发明制备的纤维膜纤维尺度可控，钢渣粉末在纤维中分散性更好，有利于充分反应；纤维膜结构可以更加致密充分的拦截吸附通过的二氧化碳，且实现了钢渣的资源化利用，对于CO₂的去除表现出良好的效果。

技术领域

本发明属于固碳吸附技术领域，尤其涉及一种纤维膜的制备方法和应用，具体为一种用于二氧化碳吸附的纤维膜的制备方法。

背景技术

钢渣是炼钢过程中的一种副产品，它是由生铁中的硅、锰、磷、硫等杂质在熔炼过程中氧化而成的各种氧化物以及这些氧化物与熔剂反应生成的盐类所组成。钢渣中含有多种有用成分：金属铁2％～8％，氧化钙40％～60％，氧化镁3％～10％，氧化锰1％～8％，故可作为钢铁冶金原料使用。钢渣的矿物组成以硅酸三钙为主，其次是硅酸二钙、RO相、铁酸二钙和游离氧化钙。

钢渣作为二次资源综合利用有两个主要途径，一个是作为冶炼溶剂在本厂循环利用，不但可以代替石灰石，且可以从中回收大量的金属铁和其他有用元素；另一个是作为制造筑路材料、建筑材料或农业肥料的原材料。

钢渣是冶金工业中产生的废渣，钢渣的综合利用率应达86％以上，对于钢渣粉吸附二氧化碳已经有众多研究，如CN201810247382.6专利中公开了一种钢渣吸附脱除气体中二氧化碳的方法，包括以下步骤：A.将炼钢钢渣进行研磨；B.加入一定量活性炭材料，得到混合活性炭的钢渣材料；C.将制得的钢渣材料装入反应器中；D.将钢渣材料烘干至恒重，进行脱杂质处理，再启用真空阀抽真空，进行减压处理，关闭该真空阀，接着启动分子阀，继续减压处理；E.先用高纯氦气吹扫钢渣材料，并将钢渣材料置于吸附管中，通入混合气体气源进行吸附，最后降至常压，通入惰性气体进行解吸，得到脱除二氧化碳的混合气体。现有技术提供的工艺需要将钢渣和活性炭材料混合、加入吡咯和过硫酸铵，冷却、抽滤、洗涤、真空干燥、再高温煅烧；使用时，需对钢渣进行烘干、脱杂质、抽真空和减压处理；整个步骤操作流程较多、复杂繁琐，且高温煅烧、抽真空和减压处理，耗能较高；而且钢渣粉容易团聚，使钢渣粉可供二氧化碳吸附的活性位点减少，不能完成对于二氧化碳的有效过滤。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纤维膜的制备方法和应用，本发明提供的纤维膜能够对二氧化碳进行有效的吸附。

本发明提供了一种纤维膜的制备方法，包括：

将钢渣粉和高聚物在有机溶剂中混合，得到纺丝液；

将所述纺丝液进行静电纺丝，得到原丝；

将所述原丝进行低温氧化，得到纤维膜。

优选的，所述钢渣粉的粒径为400～800目。

优选的，所述高聚物选自聚丙烯腈、聚吡咯烷酮中的一种或几种。

优选的，所述有机溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺。

优选的，所述静电纺丝的电压为18～21KV。

优选的，所述静电纺丝的环境温度为15～20℃，环境湿度为20～30％。

优选的，所述静电纺丝的接收距离为16～18cm，注射器的倾斜角度为10～15°；

所述静电纺丝的纺丝液流速为0.05～0.1mm/min。

优选的，所述低温氧化的升温速率为5～10℃/min，温度为200～250℃，时间为2～8h。

优选的，所述钢渣粉、高聚物和有机溶剂的质量比为(1～1.5):(1～1.5):(8～7)。