[发明专利]一种水处理用凹凸棒纳米纤维膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种水处理用凹凸棒纳米纤维膜及其制备方法，凹凸棒土与去离子水混合均匀，加入水溶性助纺剂搅拌成具有可纺性的前驱体，然后采用静电纺丝技术获得含有高分子的纳米纤维膜，再经干燥烧结即得具有一定强度的凹凸棒纳米纤维膜。与现有技术相比，本发明采用静电纺丝技术操作方便，成分及结构可控，所获得的凹凸棒纳米纤维膜具有极高的孔隙率，一定的机械强度、优良的超滤性能，并可在高温、腐蚀性环境下使用。这种高通量超滤膜在海水及苦咸水淡化、饮用水制取、废水处理和回收利用等方面有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及水处理材料领域，尤其是涉及一种水处理用凹凸棒纳米纤维膜及其制备方法。

背景技术

近年来，随着经济的迅猛发展，水资源遭到了严重的破坏，废水具有成分复杂且浓度高、水量大、毒性大的特点，并且废水可生化性差，难降解，直接威胁到人类的身体健康和生态环境的和谐。在水资源匮乏的今天，如何有效的去处水中的污染物，是全世界科学家亟待解决的问题。

凹凸棒石是一种层链状含水富镁铝硅酸盐黏土矿物，在自然界中具有储备丰富和成本低等优势，享有“万土之王”的美称。凹凸棒石显微结构包括三个层次：基本结构单元为针状棒晶，长约1μm，直径10nm。棒晶紧密平行聚集成棒晶束。棒晶束间相互聚集形成的各种聚集体(粒径在0.01～0.1mm)。独特的结构赋予凹凸棒石巨大的比表面积(195-315m²/g)，并且凹凸棒石表面存在电荷不平衡现象，通过静电作用或离子交换可吸附重金属离子和有机污染物，是一种价廉高效的天然吸附剂，广泛用于重金属、有机污染物吸附处理。目前，研究工作者对凹凸棒在废水处理方面应用做了大量的研究。据报道，凹凸棒石在去除重金属离子[H.Cui,Y.Qian,Q.Li,et al.Fast removal of Hg(II)ions from aqueous solutionby amine-modified attapulgite[J].Applied Clay Science,2013,72:84-90.]、处理含油废水[J.Yang,Y.C.Tang,J.Q.Xu,et al.Durable super hydropHobic/superoleopHilicepoxy/atapulgite nanocomposite coatings for oil/water separation[J].Surface&Coatings Technology,2015,272(25):285-290.]、处理含表面活性剂废水以及印染废水脱色[Y.Liu,W.B.Wang,Y.L.Jin,et al.Adsorption behavior of methylene blue fromaqueous solution by the hydrogel composites based on attapulgite[J].Separation Science and Technology,2011,46:5,858-868.]等方面均取得了较好的效果。

虽然国内外学者对天然凹凸棒石及其改性产品在污水处理中的应用及其作用机理、规律和影响因素进行了大量研究，但仍有问题亟待解决。研究中凹凸棒石普遍以粉末状存在，难以将凹凸棒石与重金属离子混合液过滤澄清，也不利于回收利用。如何克服粉末状凹凸棒石在吸附后难以进行泥水分离的问题，李健以天然凹凸棒石为原料，通过简单的悬浮液铸膜法制备出凹凸棒基薄膜[J.Li,L.Yan,H.Y.Li,et al.A facile one-step spray-coating process for the fabrication of a superhydropHobic attapulgite coatedmesh for use in oil/water separation[J].RSC advances,2015,5(66):53802-53803.]，在含油废水的油水分离方面具有优异性能。魏刚等人采用凹凸棒悬浮液吸附在陶瓷基体中，干燥焙烧制得凹凸棒土膜[CN103272489A]。陈大俊等人把凹凸棒土与水溶性聚合物共混搅拌得到共混悬浮液，将共混悬浮液置于模具中恒温蒸发得到具有一定柔性的凹凸棒纤维膜。虽然解决了凹凸棒和水的分离问题，但是其截留率和水通量的大小与水处理中超滤膜的要求还存在一定的差距。