[发明专利]羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法及其用于金属离子污染的水的净化的用途。

背景技术

近几年来，静电纺丝技术制备的纳米纤维膜得到了广泛研究，此法制备的纳米纤维膜具有纤维直径小、比表面积高、孔隙率高，因此，静电纺丝技术制备的纳米纤维膜易于作为滤膜材料应用于水的净化。此外，此法因其制作过程简单，可大批量生产，使这一技术在膜领域具有较大的应用潜力。然而，普通的高分子纳米纤维膜具有化学惰性，除了过滤及作为支撑材料外没有特殊的功能。因此对高分子纳米纤维膜进一步修饰功能化将大大拓展其应用。在本发明中以静电纺丝技术制备的聚丙烯腈纳米纤维膜为原料，合成一种用以去除水中的金属离子的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜材料。

发明内容

本发明目的在于，为了解决现有的高分子纳米纤维膜化学惰性的问题，而提供一种羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法。该方法以静电纺丝技术制备的聚丙烯腈纳米纤维膜为原料，使用碱性溶液对聚丙烯腈纳米纤维膜进行羧基修饰，从而获得羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜。通过该方法获得的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜可应用于净化金属离子污染的自来水。

本发明所述的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法，按下列步骤进行：

a、将聚丙烯腈纳米纤维膜在搅拌下置于含碱为氢氧化钠、氨水或氢氧化钾5-25％的水溶液中；

b、加热至温度30-90℃，反应时间0.5-3小时后，得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜；

c、将步骤b得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜，经水洗涤5次，即可得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜。

步骤a水溶液为去离子水、蒸馏水或自来水溶液。

步骤b所述的加热为水浴加热、油浴加热、砂浴加热或空气浴加热。

步骤c所述的水洗涤为去离子水、蒸馏水、苏打水、盐水或自来水洗涤。

所述方法获得的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜在金属离子污染的自来水的净化中的用途。

所述的金属离子为铜、镉、铅、钙或镁离子。

本发明所述的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法及用途，该方法的反应式为：

本发明所述的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜的制备方法及用途，是基于纳米纤维膜中的聚丙烯腈在碱溶液中部分水解形成羧基，从而将羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜应用于金属离子污染的自来水的净化，羧基易于与水中的铜、镉、铅、钙或镁离子结合而吸附，故将在自来水的净化中有较大价值。

附图说明

图1为本发明扫描电镜照片，其中1为修饰前，2为羧基修饰后。

图2为本发明红外光谱图，其中1为修饰前，2为羧基修饰后。

图3为本发明净化含铜离子水效果对比图，其中1为处理前水中Cu浓度，2为使用聚丙烯腈纳米纤维膜过滤后水中Cu浓度，3为使用羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜过滤后水中Cu浓度。

具体实施方式

实施例1

a、将聚丙烯腈纳米纤维膜1g在搅拌下，置于10ml浓度为5％含碱为氢氧化钠的去离子水溶液中；

b、将步骤a溶液水浴加热，温度为90℃，反应时间0.5小时后，得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜；

c、将步骤b得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜，经去离子水洗涤5次，即得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜。

通过该方法获得的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜在金属铜离子污染的自来水净化中的应用。

实施例2

a、将聚丙烯腈纳米纤维膜1g在搅拌下，置于25ml浓度为10％含碱氢氧化钠的自来水溶液中；

b、将步骤a溶液砂浴加热，温度50℃，反应时间1小时后，得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜；

c、将步骤b得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜，经自来水洗涤5次，即得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜。

所述方法获得的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜在金属铜离子污染的自来水净化中的应用。

实施例3

a、将聚丙烯腈纳米纤维膜1g在搅拌下，置于50ml浓度为15％含碱氢氧化钠的蒸馏水溶液中；

b、将步骤a溶液空气浴加热，温度60℃，反应时间1.5小时后，得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜；

c、将步骤b得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜，经蒸馏水洗涤5次，即得到羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜。

通过该方法获得的羧基修饰的聚丙烯腈纳米纤维膜在金属铅离子污染的自来水净化中的应用。

实施例4