[发明专利]戊二醛交联聚乙烯亚胺纸基薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种戊二醛交联聚乙烯亚胺纸基薄膜的制备方法，该方法文化用纸作为纤维素基质，经裁剪、干燥后进行氢氧化钠和硫酸两段净化，处理后的干燥纸片在聚乙烯亚胺水溶液中浸泡，使其充分润胀，继而滴加入戊二醛/磷酸混合液进行交联反应，制得吸附重金属离子的纸基戊二醛交联聚乙烯亚胺功能薄片；通过该方法制得的吸附纸呈不透明薄膜状，对Cr(VI)、Ni2+、Cd3+和Cu2+等重金属离子具有良好的吸附能力。

技术领域

本发明涉及一种利用生活中极易获取的文化用纸，功能化改性制备高吸附重金属离子的纸基吸附薄膜的工艺技术，属于天然高分子改性材料技术领域。

背景技术

随着工业的大规模化发展，人们使用金属离子的种类与数量与日俱增，因而在废弃物、废水中含有Cd2+、Cr3+、Cu2+、Pb2+等重金属离子。这些重金属离子进入水体或土壤后具有很强的扩散性，不容易代谢、降解，且容易被生物富集。所以含有毒重金属离子的废水一旦进入生态系统之后破坏生态环境，并通过食物链严重影响人类健康。常见处理重金属离子废水的方法有：化学转化技术、介质提取技术、物理化学浓缩技术等。化学转化技术包括化学沉淀法、点解法；介质提取技术包括溶剂萃取法、吸附法、有机絮凝法、离子交换法和生物处理法；物理化学浓缩技术包括渗透析和膜技术。其中，化学沉淀法、电解法是最早处理重金属废水方法，通过改变重金属离子的形态，以不溶物的形式除去，主要应用于处理高浓度重金属离子废水，成本低，易于操作；离子交换法和膜技术等主要是维持重金属离子的原有形态，浓缩废液中的重金属离子，从而达到回收重金属离子，主要应用于低浓度的重金属离子废水的处理，离子交换装置、膜组件均比较昂贵且容易污染，不易再生；吸附法是通过吸附剂的高比表面积及特殊的内部结构对废水重金属离子进行的物理化学吸附，可广泛处理各类水量大低浓度重金属离子废水最经济有效的方法之一。

吸附法是利用固体表面张力把气体、蒸汽、液体或溶质、分散物质或胶体物质等浓缩、捕集在固体表面上的现象。吸附剂包括生物类和非生物类两种类型，其中生物类吸附剂主要包括活性污泥和生物体制剂等；非生物类吸附剂的种类比较广泛，如活性炭、矿物质材料、纤维素等。目前具有一定吸附能力的天然资源或农林废弃物，是吸附法中比较有潜力的一类生物吸附材料。

与循环利用较弱、运行投资费用较高的活性炭或矿物质材料相比较，纤维素类吸附剂吸附去除重金属离子，具有的明显优势：1）以纤维素为基础制备的材料是一种成本低廉、吸附性能强的吸附剂，不仅原料低廉，来源丰富，可以制备多种吸附剂，处理多种重金属离子；2）吸附剂的吸附金属离子容量大、效率高，吸附操作过程简单；3）此类吸附剂可以再生回收。综上所述，纤维素类吸附法作为一种新兴的处理重金属离子的方法，在去除水中重金属离子方面有着广阔的应用前景。迄今为止，纤维素为基质的功能化材料用于水体中重金属离子吸附的研究报道层出不穷。Cai等人报道了静电纺丝法制备纤维素纳米复合物，处理含Cd6+废水，研究结果发现，该吸附剂对铬离子的去除率可达到20mg/g以上。Ozbas等人以纤维素为骨架，接枝共聚N-异丙基丙烯酰胺制备得到温敏性吸附剂，用于处理含铜、铅、镍和铬等离子的废水，结果发现，吸附剂的吸附和脱附可由温度控制，不同离子吸附能力大小也可由废液性质所决定。Bediako等人通过羧甲基化改性废布料制备重金属吸附剂，研究结果表明，该吸附剂具有较快的吸附速率，脱附简单，且对重金属吸附能力较理想。

结合现代工业造成的水体重金属污染问题，本申请详述以文化用纸为原料快速、简便地制备高效吸附重金属离子戊二醛交联聚乙烯亚胺功能纸的工艺流程，为生活用纸的功能化利用提供技术指导，具有较好的应用价值。

发明内容