[发明专利]一种螯合型聚丙烯腈中空纤维膜的制备方法

说明书

本发明公开一种螯合型聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜的制备方法，制备方法为，经氢氧化钠预处理的聚丙烯腈树脂，与重氮树脂溶液混合进行静电吸附后，再与乙二胺四乙酸二钠溶液混合进行静电吸附，得到的产物经过干燥、紫外曝光后，得到聚丙烯腈中空纤维膜再重复多次进行重氮树脂静电吸附、乙二胺四乙酸二钠静电吸附及后续紫外曝光处理，得到具有数层重氮树脂和乙二胺四乙酸二钠改性层的聚丙烯腈中空纤维膜，暨螯合型聚丙烯腈中空纤维膜。采用本发明工艺制备该纤维膜的方法具有工艺简单，以水为溶剂，节约能耗，环保性好，易于实现工业化生产的特点，得到的螯合型聚丙烯腈中空纤维膜具有良好的亲水性，对溶液中的多种重金属离子具有良好的吸附功能，并可多次再生使用，依然保持良好的重金属离子吸附性能。

技术领域

本发明涉及聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜领域，具体涉及一种对多种金属离子具有良好吸附作用的螯合型聚丙烯腈中空纤维膜的制备。

背景技术

化学实验室，蒸汽发电厂，冶金，矿产加工，可燃料等行业产生的废水中含有大量的重金属离子，这些重金属离子通常存在于酸性溶液中，很难将它们除去，它们会对水，土壤等造成很大的污染。

目前除去废水中重金属离子的方法主要有吸附法、电镀法、离子交换法、膜分离法和沉淀法等，在这些方法中，吸附法在水处理领域被认为是一种有效且环保的方法。

由于静电纺纳米纤维膜在重金属离子吸附方面展现出的优异性能，近年来，相关的科研人员进行了大量制备和改性的研究工作，而在纺织工业中，聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜不仅廉价，而且化学稳定，机械性能优异，耐腐蚀，耐霉和耐特性溶剂已经成为了现代最广泛使用的聚合物之一。

最近，人们一直在探索聚丙烯腈膜的改性以用来去除水中的重金属离子，专利CN102140705A公布了一种吸附重金属离子的硫代酰胺基螯合纳米纤维的制备方法，经静电纺丝得到纳米纤维后，经预交联，硫代酰胺化制得吸附重金属离子的螯合纳米纤维，得到的纤维热稳定性和抗溶剂性好，对重金属离子有很好的吸附性，但是因为只是在表面接枝了硫代聚酰胺，所以对重金属离子的吸附量不足，且改性方法较为繁琐。专利 CN105568423A公布了一种胺肟化聚丙烯腈纺丝液及由其制备的纳米级离子交换纤维，通过在聚丙烯腈溶液中加入盐酸羟氨和催化剂，高温搅拌，过滤，加交联抑制剂后得纺丝液，采用静电纺丝技术制成纳米纤维膜，经后处理得到可对重金属离子有吸附作用的纳米级离子交换纤维。专利105195110A公布了一种胺修饰的纤维膜状吸附材料及其制备方法，以聚丙烯腈粉末为基质，通过固相接枝聚合和胺化反应制备液体基质，经静电纺丝制得新型纤维膜状吸附材料。所得的膜状吸附材料具有高吸水表面而且可以有效吸附水中多种重金属离子，但该方法胺化后进行纺丝，方法繁琐且浪费原料，而且只有表面胺化基团螯合金属，因此对金属的吸附量不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为，提供了一种螯合型聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜的制备方法，该制备方法原料易得、工艺简单、易于操作，同时，所制备的螯合型聚丙烯腈中空纤维膜对多种金属离子具有良好的吸附作用。

本发明利用重氮树脂接枝乙二胺四乙酸二钠(EDTA)进行聚丙烯腈(PAN)中空纤维膜的改性，改性方法为：氢氧化钠水溶液预处理过的聚丙烯腈中空纤维膜与重氮树脂水溶液混合进行静电吸附，吸附有重氮树脂的聚丙烯腈中空纤维膜再与乙二胺四乙酸二钠水溶液混合进行静电吸附，得到的产物经干燥后，用紫外光进行曝光处理，得到具有一层改性层的螯合型PAN中空纤维膜；该膜再重复上述两步静电吸附及曝光处理，得到具有多层改性层的螯合型聚丙烯腈中空纤维膜。

本发明提供的一种螯合型聚丙烯腈中空纤维膜的制备方法为：

1.各原料溶液的配制

(1)氢氧化钠水溶液：氢氧化钠与水混合搅拌，得到氢氧化钠水溶液；

(2)重氮树脂溶液：重氮树脂与水混合搅拌，得到重氮树脂水溶液；