[发明专利]一种聚多巴胺修饰的ZIF-8功能化纳米纤维膜的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种基于聚多巴胺修饰的ZIF‑8功能化纳米纤维膜及其制备方法及其在抗生素吸附方面的应用，该功能化纳米纤维吸附膜是通过静电纺丝技术和常规溶液法相结合制备的，由聚丙烯腈作基体，表面包裹聚多巴胺以提高其亲水性，且使其最外层更容易生长ZIF‑8晶体颗粒。本发明所得的基于聚多巴胺修饰的ZIF‑8功能化电纺纳米纤维膜可以有效地由水溶液中吸附四环素类抗生素；并且所得的基于聚多巴胺修饰的ZIF‑8功能化电纺纳米纤维膜循环再利用能力优良。该发明制备过程简单易行，原料易得，环境友好，成本低廉，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于环境纳米新功能材料技术领域，具体涉及一种基于聚多巴胺修饰的ZIF-8功能化纳米纤维膜及其制备方法以及在抗生素吸附中的应用。

背景技术

近些年来，静电纺纳米纤维在污水处理领域被学者们广泛研究。静电纺丝纳米纤维材料由于其尺寸的细微化，使得纳米纤维材料在保持原有化学物理性质的同时，纤维膜还具有较高的比表面积、高孔隙率以及良好的孔连通性。此外，静电纺纳米纤维容易被功能化或者容易得到特定的有利结构来进一步提高吸附能力，使其成为作为吸附剂的优良备选材料。

金属-有机骨架化合物通常是指有机配体与金属离子通过自组装过程形成的具有周期性网络结构的金属有机骨架晶体材料。金属有机骨架材料作为多孔材料的新代生力军，除了具有与传统多孔材料的特征，金属有机骨架材料也具有自身特点，如孔道可裁剪可修饰性、金属中心赋予的功能性、不饱和金属位点以及动态框架结构等，使得金属有机骨架材料在气体储存分离、选择性催化、吸附以及药物输送等等诸多方面拥有巨大的应用前景。

中国专利文件CN107964102A(申请号：201711349588.1)公开了一种ZIF-8@ZIF-67钴锌双金属核壳结构金属有机框架材料的制备方法，所述制备方法具有制备方法简便，产率高，晶粒大小可控，两种组分比例可控等特点，有别于传统核壳结构MOFs制备方法。由于ZIF-8@ZIF-67具有MOFs的超高比表面积和复杂的孔道结构的特点，提高了其对水相中Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺与Ni²⁺等重金属离子的吸附性。但其所制备的材料为粉末状，使用不便且不易于回收，不易于重复利用，易对环境造成二次污染，故其实际应用能力较差。

中国专利文件CN108031455A(申请号：201711396117.6)公开了一种中空多孔微球吸附剂的制备方法，由其所属制备方法可得到ZIF-8纳米粒子稳定的Pickering乳液聚合制备中空多孔微球吸附剂，该吸附剂结合了Pickering乳液和金属有机骨架材料，兼具两者之长，具有良好的吸附和分离性能，并且对阿莫西林有显著的吸附效果。但该方法制备过程复杂，聚合反应时间较长；虽相比离散的纳米ZIF-8粒子更加便于回收，但其微球粒径仅为微米级，宏观尺寸与纤维膜吸附剂相比仍较小，未能完全解决吸附剂回收再利用的问题。

目前，抗生素污染成为威胁环境和人类健康不容忽视的因素，环境中抗生素的来源主要包括生活污水、医疗废水以及动物饲料和水产养殖废水排放等。含有大量抗生素残留的废水被排放到环境中，不仅对生态环境产生威胁，而且由于抗生素长期残留，导致细菌耐药性增强，也对人体健康产生极大的危害，遏制抗生素污染迫在眉睫。然而，目前国内外对抗生素在环境中的迁移转化与传播途径研究较多，但是关于抗生素的去除技术研究却相对薄弱。目前已被报道的水体抗生素处理技术主要是通过物理吸附、化学氧化、生态削减的原理对污水中的抗生素进行去除。

中国专利文件CN107857328A(申请号：201711070367.0)公开了一种二维纳米片层ZIF-8/GO/ZIF-8复合材料用于去除水中四环素的方法，其制备的复合材料可对水中的四环素进行有效的吸附。但是该吸附剂使用复杂，吸附过程中需要加以搅拌；且该材料为粉末状，吸附完成后既难以回收，又无法重复利用，会对水体造成二次污染。因此，该吸附剂实际应用性不佳。