[发明专利]可吸附去除重金属离子和光催化降解有机污染物的纤维膜及其制备方法

说明书

本发明公开了可吸附去除重金属离子和光催化降解有机污染物的纤维膜及其制备方法，属于环境功能材料合成与应用领域。本发明以用聚丙烯腈为原料，通过固相接枝聚合与胺化反应制备液态基质，而后加入纳米光催化材料，通过静电纺丝制得新型抗污染复合功能纤维膜。该合成方法操作简单，可以节约有机溶剂与胺化试剂，所制备的抗污染复合功能纤维膜负载有纳米光催化剂，不仅可以过滤吸附去除水中多种重金属离子，且可光催化降解水中有机污染物，极大地提升了膜的抗污染性，因此具有广阔的应用前景。

技术领域：

本发明公开了一种胺基修饰且负载有纳米光催化材料的纤维膜及其制备方法，具体涉及可吸附去除重金属离子和光催化降解有机污染物的纤维膜及其制备方法，属于环境功能材料领域。

背景技术：

近年来，吸附材料、膜材料与光催化材料在水污染治理领域得到广泛应用，吸附材料通常利用高比表面积、多孔结构与表面功能基团吸附水中污染物，膜材料则通常以膜滤得方式实现水中污染物的截流，而光催化材料则以光为能量，通过催化剂的催化作用，降解去除水中有机污染物。然而现有上述材料在使用时均存在着一些不足：1)传统吸附材料：吸附性能单一，吸附后需要脱附再生，脱附液需要处置，吸附剂在吸附过程中难以与污染物充分接触；2)传统膜材料：单纯依靠孔筛作用截流污染物，动力消耗较大，且膜表面容易形成有机污染层，导致膜通量下降；3)传统光催化材料：现有光催化材料多为颗粒状，容易流失，且与污染物接触难以均匀、充分，无法去除水中重金属离子。针对上述问题，很多学者开展了相关技术的改进研究，已有的相关专利报道如下：

(1)纤维状吸附材料

公开专利1：专利名称：一种聚乙烯-甲基丙烯酸-多乙烯多胺纤维及其制备方法，专利申请号：201210504737.8；

专利1采用聚乙烯纤维为基质，以甲基丙烯酸和多乙烯多胺为单体，通过发泡聚合反应，制得多孔、纤维状吸附材料。上述专利合成方法的缺点是制备过程中所需溶胀剂与有机溶剂量较大，容易造成环境污染；此外，制备方法中的固体纤维发泡聚合、纤维的化学修饰都是固体纤维和液体试剂发生化学反应，属非均相反应过程，胺化反应不充分，接枝率低。而且，所制备的纤维材料直径不易控制，粗细不均匀。

(2)粉末状光催化剂材料

对比专利2：铜锌锡硫纳米晶粉光催化剂的制备方法及应用，专利申请号：201410120664.1；对比专利2公开了一种铜锌锡硫纳米晶粉光催化剂的制备方法及应用，步骤为：按铜：锌：锡：硫的摩尔比为2:1:1～1.1:4～8将各组分原料溶解于溶剂中，充分搅拌得到浅黄色铜锌锡硫前驱体，然后再氮气气氛或氩气气氛中退火：将烧结产物在乙醇和二次水中洗涤并充分研磨，制得铜锌锡硫纳米晶粉末。将该铜锌锡硫纳米晶粉末用作光催化剂降解有机污染物。

从制备方法上来说，对比专利3使用的原料为：氯化铜、醋酸铜或硝酸铜；氯化锌、醋酸锌或硝酸锌；氯化亚锡或四氯化锡；硫脲或硫代乙酰胺。这些原料本身就含有重金属污染物，一旦反应不彻底进入水中就会造成严重污染,存在重金属污染风险。其次，其退火过程要在氮气或氩气保护中进行，且退火条件要求极为严苛，操作过程繁琐,成品率低，一旦控制不当，其溶剂(乙二醇或二甲基亚砜)挥发不彻底会进入整个处理体系中形成污染。

从材料性能上来说，对比专利3所制备得到的为粉末状光催化剂，一方面粉末易悬浮在水样上部，实际应用中需要不断搅拌而增加成本、浪费动能，另一方面，粉末状光催化剂虽然不能回收再利用，但是如果不回收就会形成二次污染，故而需要进行离心回收，整个过程及其繁琐。

(3)负载光催化剂材料